氮掺杂碳点荧光-智能手机双模式检测强力霉素及防伪应用研究

本文推荐一种基于氮掺杂碳点(N-CDs)的荧光-智能手机双模式传感平台，通过内滤效应(IFE)实现强力霉素(DC)的高灵敏度检测(线性范围1.5–66.8 μM，检测限0.45 μM)。该技术兼具56%量子产率和优异生物相容性，成功应用于牛奶检测(回收率98.8–103.9%)及斑马鱼活体成像，其热稳定性(20–100°C)还拓展了防伪加密应用。

　　

Highlight

• 通过热解法快速合成量子产率达56%的氮掺杂碳点(N-CDs)

• 基于智能手机的双模式检测平台实现DC可视化定量

• 在牛奶样品中获得98.8–103.9%的优异回收率

• N-CDs成功应用于肝癌细胞(SMMC-7721)和斑马鱼活体成像

• 滤纸负载的N-CDs在100°C高温下保持60分钟稳定性

Characterization of the N-CDs

透射电镜(TEM)显示合成的N-CDs呈单分散分布(平均粒径1.92 nm)，X射线衍射(XRD)图谱在18°出现典型碳点衍射峰。傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实表面存在-OH、C=O和C-N官能团，X射线光电子能谱(XPS)进一步验证了氮的成功掺杂(吡啶氮占比34.7%)。这些特性使N-CDs在359/429 nm处展现强荧光发射。

Detection Mechanism

DC通过内滤效应(IFE)选择性猝灭N-CDs荧光，其吸收光谱与N-CDs的激发/发射光谱完美重叠。智能手机颜色识别算法将荧光信号转化为RGB值，建立ΔB与DC浓度的双线性关系(1.5–16.7 μM和16.7–66.8 μM)。该平台对四环素类抗生素表现出显著选择性，抗干扰实验显示常见金属离子和氨基酸不影响检测。

Practical Applications

在牛奶样品检测中，加标回收率验证了方法的可靠性。细胞实验证实N-CDs具有低细胞毒性(存活率>90%)，并能成功内化至SMMC-7721细胞。斑马鱼模型显示N-CDs可穿透血脑屏障，实现DC在生物体内的动态监测。

Anti-counterfeiting Performance

N-CDs墨水在紫外灯下呈现明亮蓝光，日光下完全隐形。经过100°C热处理后仍保持92%荧光强度，配合智能手机可读取加密信息，在文件防伪和艺术品标记领域展现潜力。

Conclusions

本研究开发的N-CDs兼具环境友好性和多功能性，其荧光-智能手机双模式检测策略为抗生素残留监测提供了新思路，在食品安全和生物医学领域具有广阔应用前景。