基于硫辛酸三联吡啶的光纤等离子体传感器用于Fe(II)离子超灵敏检测

【编辑推荐】本研究开发了一种基于硫辛酸三联吡啶（LATP）修饰的光纤等离子体吸收化学传感器（PACS），通过金属-配体电荷转移机制实现对Fe2+的特异性识别，检测限低至3 ppb（54 nM），远低于WHO标准（300 ppb）。该传感器在污水和血清等复杂基质中表现优异（回收率94.9–108.9%），兼具便携性、宽pH耐受性（4-8）和长期稳定性，为铁污染监测提供了突破性解决方案。

　　

亮点

• LATP通过硫醇键在金纳米颗粒（AuNPs）表面形成稳定修饰层

• 溶液相检测限达28 ppb（0.5 μM），光纤传感器进一步降至3 ppb（54 nM）

• 特异性识别机制经UV-Vis、Job's plot、ESI-MS、¹H NMR和单晶XRD验证

• 在pH 4-8范围内保持稳定性能，抗其他重金属离子干扰能力强

材料与方法

实验使用Milli-Q超纯水（18.2 MΩ·cm），所有金属氯化物（FeCl₂、AsCl₃等）购自Sigma-Aldrich。α-硫辛酸与2-乙酰吡啶通过多步反应合成LATP受体，其结构经核磁共振氢谱（¹H NMR）和质谱（ESI-MS）确证。U型光纤探头（U-FOS）通过氨基硅烷化修饰后固定AuNPs，再通过硫醇-金键偶联LATP分子。

LATP对Fe(II)的敏感性与选择性

三联吡啶单元通过金属-配体电荷转移（MLCT）特异性捕获Fe²⁺，产生无色→紫色的显色反应。竞争实验显示，即使存在10倍浓度的Fe³⁺、Cu²⁺等干扰离子，检测信号变化仍<5%。结合等离子体共振增强效应，传感器在0.1-100 nM范围内呈现线性响应（R²>0.99）。

结论

LATP-PACS成功实现了三大突破：1）较传统方法（ICP-MS/AAS）成本降低90%；2）可检测血清中铁形态分布；3）在污水监测中与标准方法吻合度达95%。该技术为阿尔茨海默病等铁代谢异常疾病的早期筛查提供了新工具。