将Murraya koenigii碳点与rGO（还原氧化石墨烯）结合用于电化学检测人尿液样本中的肌酐

《Industrial Crops and Products》：Green-synthesis of Murraya koenigii carbon dots integrated with rGO for electrochemical detection of creatinine in human urine samples

曲拉叶提取物通过绿色水热法制备碳点（MKCDs），并与rGO形成纳米复合材料，用于尿液中肌酐的高灵敏检测（线性范围0-60 mM，LOD 0.21 mM），为低成本肾衰竭监测提供新方案。

　　本研究聚焦于一种利用天然生物质材料开发的新型生物传感器，旨在实现对肌酐的快速、定量和低成本检测，为慢性肾病（CKD）和终末期肾病（ESRD）的临床诊断提供一种有效的工具。肌酐作为评估肾功能的重要生物标志物，其浓度在人体尿液中与肾小球滤过率密切相关，因此在临床诊断中具有重要意义。然而，当前的肌酐检测方法，如经典的贾菲反应和高效液相色谱法，不仅存在特异性不足的问题，还可能受到尿液中其他物质的干扰，且检测时间较长，难以满足实时监测的需求。因此，开发一种高灵敏度、高选择性且适合实际应用的检测方法成为迫切需求。

在这一背景下，研究人员利用印度本地的香菜叶（Murraya koenigii）提取物，通过一步水热法合成了碳点（MKCDs），并将其与还原氧化石墨烯（rGO）结合，构建了一种绿色、低成本的荧光传感平台。该方法的优势在于无需额外的化学前驱体，利用天然植物提取物作为反应源，不仅降低了合成成本，还提高了生物相容性。此外，MKCDs的合成过程简单，无需复杂的多步骤操作，这为实际应用提供了便利。

为了确保MKCDs的合成效果，研究者对反应温度和反应时间等参数进行了系统优化。实验结果表明，在180 °C下进行24小时的水热反应能够获得高产率的MKCDs，其光学性能优异，具有较强的荧光发射能力。通过荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、透射电子显微镜（TEM）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）和动态光散射（DLS）等多种表征手段，研究人员全面分析了MKCDs的结构和表面特性。结果显示，MKCDs表面富含羟基、氨基和羰基等官能团，这些官能团有助于其与rGO的有效结合，从而形成具有优良电化学性能的纳米杂化材料。

MKCDs与rGO结合后形成的纳米杂化材料在电化学性能方面表现出显著提升。通过循环伏安法（CV）、线性扫描伏安法（LSV）和电化学阻抗谱（EIS）等技术，研究人员对MKCDs/rGO纳米杂化材料的传感性能进行了深入研究。实验发现，随着MKCDs和rGO的引入，电极的电化学响应信号明显增强，尤其是氧化电流显著上升，表明该材料对肌酐具有良好的催化氧化能力。这种增强的电化学响应不仅提高了检测的灵敏度，还增强了传感器在复杂生物环境中的稳定性。

为了验证该传感器在实际应用中的可行性，研究者还进行了尿液样本的检测实验。通过标准添加法，将已知浓度的肌酐加入稀释后的尿液样本中，并使用LSV技术进行检测。实验结果显示，传感器对肌酐的检测具有良好的线性关系，检测范围为0–60 mM，检测限（LOD）为0.21 mM，相关系数（R2）达到0.976，显示出较高的准确性和可靠性。同时，回收率研究也表明，该传感器在尿液样本中的检测精度较高，回收率在99.84%至100.03%之间，相对标准偏差（RSD）在1.8%至2.3%之间，进一步证明了其在实际应用中的优越性能。

在选择性方面，研究者测试了多种可能的干扰物质，包括尿素、谷胱甘肽、牛血清白蛋白（BSA）和氯化钠/氯化钾（NaCl/KCl）等。结果显示，MKCDs/rGO纳米杂化材料对肌酐的响应显著高于这些干扰物质，其选择性系数（K_sel）均低于0.05，而肌酐的信号强度则远高于干扰物，表明该传感器在复杂尿液样本中具有良好的选择性和抗干扰能力。此外，通过统计检验方法，如Welch’s t检验，进一步验证了肌酐信号与干扰物信号之间的显著差异，进一步支持了该传感器在实际检测中的可靠性。

与现有的多种肌酐检测传感器相比，MKCDs/rGO纳米杂化材料在多个方面展现出独特的优势。一方面，它采用绿色合成方法，避免了传统合成过程中对有害化学品的依赖，符合当前可持续发展的趋势；另一方面，其检测范围广泛，能够覆盖正常和病理状态下的肌酐浓度，适应不同的临床需求。此外，该传感器的检测限较低，能够有效识别低浓度的肌酐变化，这对于早期肾功能异常的检测具有重要意义。更重要的是，该传感器的构建成本较低，适用于资源有限的地区，为全球范围内的医疗资源分配不均问题提供了一种可能的解决方案。

在实际应用方面，该传感器具有良好的可扩展性和适配性，可进一步集成到微流控平台中，用于开发便携式、点对点的检测设备，从而提高检测的便捷性和实时性。这种集成方式不仅有助于提高检测效率，还能降低检测成本，使更多人群能够享受到高质量的医疗服务。此外，该研究还为其他生物标志物的检测提供了思路，表明MKCDs/rGO纳米杂化材料在生物传感领域具有广阔的应用前景。

总体而言，本研究通过绿色合成方法成功构建了一种新型的肌酐检测传感器，不仅在技术层面实现了突破，还在实际应用层面提供了可行的方案。该传感器的高灵敏度、高选择性和低成本特性，使其成为一种理想的工具，尤其适用于发展中国家和资源有限的地区。未来，随着该技术的进一步优化和推广，有望在临床诊断、环境监测和工业应用等多个领域发挥重要作用。同时，该研究也为探索其他生物标志物的检测方法提供了参考，推动了纳米材料在生物传感领域的应用发展。