基于亚麻屑水热炭与生物合成银纳米颗粒的绿色电化学传感器用于环境水体中羟氯喹的高效检测

针对COVID-19疫情期间羟氯喹(HCQ)滥用导致的水体污染问题，研究人员开发了一种基于亚麻屑水热炭(HC)和凤眼莲提取物生物合成银纳米颗粒(AgNPs)的绿色电化学传感器(GC/HC-AgNPs)。该传感器通过DPV技术实现了1.0–40.0 μmol L-1线性范围内的HCQ检测，LOD低至0.265 μmol L-1，在水样检测中回收率达89.5–105.0%，为环境药物污染物监测提供了可持续解决方案。

　　

随着COVID-19大流行期间羟氯喹(HCQ)的广泛使用，这种抗疟药物的环境残留问题日益凸显。巴西等国的HCQ处方量激增800%，而传统污水处理工艺对其去除效率有限，导致其在水环境中持续累积。HCQ及其代谢产物可能对水生生物产生发育毒性，并通过食物链威胁人类健康。目前检测HCQ主要依赖HPLC和UV-vis等传统方法，但这些技术存在设备昂贵、操作复杂等局限性。在此背景下，开发高效、环保的现场检测技术成为迫切需求。

为解决这一挑战，Francisco Contini Barreto团队创新性地将农业废弃物亚麻屑转化为水热炭(HC)，并利用入侵植物凤眼莲提取物绿色合成银纳米颗粒(AgNPs)，构建了GC/HC-AgNPs电化学传感器。相关研究成果发表在《Talanta Open》上，为环境药物污染物监测提供了新思路。

研究采用三大关键技术：1) 通过水热碳化法将亚麻屑转化为具有31.404 m²/g比表面积的HC；2) 利用凤眼莲提取物生物合成15-25 nm的AgNPs；3) 采用差分脉冲伏安法(DPV)优化检测参数（0.2 mol L^-1 PBS，10 mV步电位，75 mV脉冲振幅）。湖水样本直接取自UNESP校园湖泊，无需预处理。

3.1. HC-AgNPs纳米复合材料的表征

SEM-EDS分析显示AgNPs均匀分布在HC表面，粒径主要分布在15-25 nm。CV测试表明GC/HC-AgNPs电极在[Fe(CN)₆]^3-/4-体系中ΔE_p降至129 mV，证实AgNPs显著提升了电子转移效率。

3.2. HCQ在GC/HC-AgNPs电极上的电化学氧化

在+0.3至+1.2 V电位窗口内观察到两个不可逆氧化峰（0.85 V和1.06 V），分别对应HCQ分子中氨基喹啉氮和烷基氨基侧链氮的氧化，选择1.06 V处更稳定的峰作为检测信号。

3.3. 实验参数优化

通过系统优化发现：0.2 mol L^-1 PBS提供最佳响应；10 mV步电位兼顾速度与灵敏度；75 mV脉冲振幅使信噪比最大化。这些优化使检测时间缩短40%，符合绿色化学原则。

3.4. 分析性能

传感器在1.0–40.0 μmol L^-1范围内呈现良好线性（R²=0.980），LOD为0.265 μmol L^-1。与SnO₂-CPE等传统传感器相比，虽然灵敏度稍逊，但采用全绿色合成路线，避免了强酸和有毒试剂的使用。

3.5. 实际水样检测

在自来水和湖水样本中，回收率分别为105.0%和89.5-101.6%，与UV-vis方法结果吻合（92.6-112.4%），验证了方法的准确性。

3.6. 干扰物研究

即使存在2倍浓度的Pb²⁺、双酚A或呋塞米等干扰物，HCQ信号恢复率仍保持在88.9-115.8%，展现优异选择性。不过传感器无法区分HCQ与其类似物氯喹(CQ)，这是所有基于氨基喹啉氧化机制的检测方法共有局限。

3.7. 绿色度评估

AGREE评分达0.68，ComplexGAPI分析显示主要改进空间在样品前处理环节。研究者建议未来可结合便携式电位仪实现现场检测，进一步减少实验室分析产生的废弃物。

该研究通过"以废治废"的策略，将农业废弃物亚麻屑和入侵植物凤眼莲转化为高性能传感材料，不仅为HCQ环境监测提供了新工具，更开创了可持续分析化学的研究范式。特别值得注意的是，该方法在巴西本土水资源监测中具有直接应用价值，为发展中国家应对突发公共卫生事件引发的次生环境问题提供了技术参考。未来通过微型化设备开发，这种绿色传感器有望成为环境污染物现场筛查的利器。