基于智能手机的牛奶镉离子比色传感：一种用于食品安全监测的新型现场快速检测技术

本研究开发了一种集成智能手机比色成像与3D打印纸基传感器的创新平台，利用蔗糖修饰银纳米粒子（AgNPs/sucrose）实现牛奶中镉离子（Cd2+）的高灵敏特异性检测。通过局部表面等离子共振（LSPR）效应引发的颜色变化（黄→红），结合智能手机RGB分析技术，该方法在0.05–3 μg/mL范围内呈现良好线性，检测限达0.02 μg/mL（成像）/0.03 μg/mL（纸基法）。该技术兼具便携性、低成本与环保优势，为食品安全与环境污染现场监测提供突破性解决方案。

　　

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Materials

实验采用分析级化学品：金属盐（Sigma, USA）、蔗糖、pH缓冲片（HiMedia, India）、AgNO₃（HiMedia, India）及NaBH₄（Merck, Germany）。将100 mg/L金属离子储备液用双蒸水(DDW)稀释至工作浓度，pH 3.0–11.0缓冲溶液通过溶解缓冲片配制，用于后续反应体系pH调节。

Screening of different metal ions using smartphone-based colorimetric imaging

通过AgNPs/sucrose探针筛查多种金属离子（Pb²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺、As³⁺等）时发现，仅Cd²⁺的加入引发溶液颜色从黄色变为红褐色（图1A-f），表明其与AgNPs发生特异性反应。智能手机在标准化光源箱中捕获图像，并通过RGB分析软件量化颜色强度变化，证实该方法对Cd²⁺具有高度选择性。

Conclusions

本研究成功构建了一种基于智能手机比色成像与3D打印纸基装置的创新检测平台，可实现牛奶中Cd²⁺的快速、低成本现场检测。AgNPs/sucrose探针凭借与Cd²⁺作用后引发的LSPR位移及颜色突变（黄→红），结合智能手机RGB分析技术，突破了传统检测方法对大型仪器的依赖。该平台为食品与环境样品中重金属污染监测提供了便携、可靠的解决方案。