基于水凝胶和丝网印刷电极的经济型尿酸电化学检测平台开发及其在合成尿液中的应用

本研究首次报道了一种将丝网印刷电极(StPE)与水凝胶(HG)电解介质结合的新型伏安检测策略。研究团队开发了以石墨为导电材料、玻璃漆为聚合物粘合剂、醋酸纤维片为基底的实验室自制导电墨水电极，并选用高保水性的聚丙烯酸钠水凝胶作为电解介质。通过电化学阻抗谱(EIS)、循环伏安法(CV)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和能量色散X射线光谱(EDX)对传感平台进行系统表征。以临床标志物尿酸(UA)为模型分析物，建立差分脉冲伏安法(DPV)检测方法，在2.0–10.0 μmol·L?1范围内呈现良好线性，检测限达0.146 μmol·L?1，加标回收率94%-105%，RSD<4.4%。该平台为临床、环境和法医分析物检测提供了经济高效的解决方案。

　　

这项研究开创性地将丝网印刷电极(Stencil-printed electrode, StPE)与水凝胶(Hydrogel, HG)电解介质相结合，构建了一种经济高效的伏安检测平台。研究人员采用实验室自制的导电墨水（石墨作为导电材料，玻璃漆作为聚合物粘合剂，醋酸纤维片作为基底）制备电极，并选用具有超高保水能力的聚丙烯酸钠水凝胶作为电解介质——这种材料常见于植物灌溉和装饰领域。

通过电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS)和循环伏安法(Cyclic Voltammetry, CV)对StPE传感器进行表征，同时采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy, SEM)、傅里叶变换红外光谱(Fourier-transform Infrared Spectroscopy, FTIR)和能量色散X射线光谱(Energy-dispersive X-ray Spectroscopy, EDX)对水凝胶进行全方位表征。研究还通过固定水合时间6小时评估了水凝胶吸收动力学参数。

为验证平台性能，研究选择临床重要生物标志物尿酸(Uric Acid, UA)作为模型分析物。开发出的差分脉冲伏安法(Differential Pulse Voltammetry, DPV)成功应用于合成尿液样本中UA的检测，在2.0–10.0 μmol·L^?1浓度范围内呈现优异线性响应，检测灵敏度达到0.146 μmol·L^?1。该方法展现出良好精密度（相对标准偏差RSD<4.4%）和准确度，加标回收率介于94%至105%之间。

该传感器平台的可持续特性与水凝胶介质中的卓越性能相结合，为临床诊断、环境监测和法医分析等领域的目标物检测提供了新的技术路径，具有广阔的创新应用前景。