基于罗汉果残渣氮掺杂碳点的荧光猝灭传感器实现痕量Cu(II)离子的高选择性检测及其生理环境适用性研究

本研究针对生物基碳点(CDs)在离子选择性和生理溶液适用性方面的局限，开发了以罗汉果残渣为碳源、尿素为氮源的新型氮掺杂碳点(N-CDs)荧光猝灭传感器。该传感器通过非辐射光诱导电子转移(PET)与静态猝灭协同机制，实现对痕量Cu2+的高灵敏度检测（LOD=0.13 μmol/L），在生理盐溶液(PBS)中仍保持优异抗干扰性和生物相容性（细胞存活率>75%），为环境监测与生物医学检测提供了创新解决方案。

　　

生物基荧光碳点(Carbon Dots, CDs)因其卓越的灵敏度、稳定性和生物相容性，在先进传感领域展现出巨大潜力，但始终受限于离子选择性和溶液适用性——尤其在生理溶液（如PBS缓冲液）中的表现。为此，研究人员开发了一种新型氮掺杂碳点(N-doped Carbon Dots, N-CDs)荧光猝灭传感器，其碳源来自中国特色植物罗汉果（Siraitia grosvenorii）残渣，可实现不同溶液中痕量Cu(II)离子的选择性检测。

通过以农业废弃物为碳前体、尿素为氮源的一步水热法合成策略，该N-CDs展现出环境友好的制备路径。所构建的传感器在酸、碱、盐及多种金属离子干扰下仍保持显著抗干扰能力，同时兼具优异的光稳定性和生物相容性（在1000 μg/mL浓度下细胞存活率>75%）。检测限(LOD)低至0.13 μmol/L，灵敏度优于传统方法。更突出的是，该传感器具备跨溶液类型的普适性，尤其适用于生理环境中痕量Cu²⁺的定量分析。

实验证实，荧光猝灭源于Cu²⁺与CDs表面氨基团结合，通过非辐射光诱导电子转移（Photoinduced Electron Transfer, PET）机制形成复合物。PET效应与静态猝灭协同作用，共同奠定了N-CDs对Cu²⁺的高选择性与高灵敏度检测基础。这种新型植物化学传感材料与荧光猝灭机制的整合，为环境与生物医学领域中痕量Cu²⁺的高选择性检测提供了新的技术路径。