《Food Chemistry》：An antifouling electrochemical aptasensor engineered with zwitterionic terpolymer and gold nanostars for robust analysis of oxytetracycline in food
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•通过整合MPC和CBMA片段，设计了一种两性离子三嵌段共聚物PMCM-SH用于抗污。•所设计的基于适配体的传感器表现出优异的抗污性能和分析稳定性。•分子动力学模拟阐明了增强界面水化作用的机制。•该平台实现了在复杂食品基质中的灵敏可靠检测。引言土霉素（OTC）是一种广泛使用的
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通过整合MPC和CBMA片段，设计了一种两性离子三嵌段共聚物PMCM-SH用于抗污。
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所设计的基于适配体的传感器表现出优异的抗污性能和分析稳定性。
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分子动力学模拟阐明了增强界面水化作用的机制。
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该平台实现了在复杂食品基质中的灵敏可靠检测。
引言
土霉素（OTC）是一种广泛使用的四环素类抗生素，由于其广谱抗菌特性、促生长效果和低成本，已被广泛应用于畜牧和家禽养殖（Lee等，2020）。然而，动物源性食品中过量的OTC残留可能对人类健康构成潜在风险，如过敏反应和抗生素耐药性（Wu, Li等，2024；Yang等，2021）。传统的OTC检测方法主要依赖于色谱及其联用技术，如高效液相色谱（HPLC）（Mohebi等，2020；Moudgil等，2019）和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）（Belete等，2025；Yévenes等，2024）。尽管这些方法具有高准确性和灵敏度，但它们通常面临依赖昂贵仪器、需要经验丰富的操作人员以及复杂的样品预处理等挑战（Chen等，2020）。因此，人们一直致力于开发一种经济高效、便携且易于操作的OTC分析工具。电化学传感技术凭借其高灵敏度、快速响应、易于微型化和经济性，已成为食品安全分析的一种有前景的方法（He等，2025；Li等，2024；Song, Fan等，2024；Zhang, Huang等，2024）。然而，电化学传感器在真实复杂食品样品中的应用往往受到界面处非目标生物分子（如蛋白质和碳水化合物）污损导致的信号干扰和性能下降的阻碍（Chen, Hu等，2025；Zhou等，2025）。此外，在食品安全分析中，分析物的浓度与基质中共存组分相比极低，这对准确分析构成了重大挑战。因此，提出了不同的抗污策略，以减轻非特异性吸附同时保持对分析物的特异性结合，并尽量减少样品预处理。值得注意的是，借助具有良好可控性、生物相容性和化学稳定性的抗污材料，污损将不再是电化学传感器中不可逾越的问题（Gu等，2023）。
迄今为止，各种抗污材料已被研究，如聚乙二醇（PEG）及其衍生物（Yu等，2024）、多肽（Li等，2025；Song等，2025）和两性离子聚合物（Q. Wu, Niu等，2024；Yang等，2023）（Mauriz, 2020）。这些材料通常表现出优异的亲水性，通过强水合作用在界面处形成致密的水化层，从而有效阻挡样品基质中非目标物质的非特异性吸附（Ma等，2024；Wang等，2024；Zhang, Ren等，2024）。此外，空间位阻和静电排斥也被用于指导抗污传感器界面设计。然而，这些材料的实际应用仍存在局限性。PEG在复杂环境中容易被氧化，严重损害其抗污稳定性。多肽设计中的组合可能性受到有限氨基酸集合的限制；此外，多肽合成通常伴随较高的成本。两性离子聚合物同时具有阳离子和阴离子基团，整体呈中性电荷，因其亲水性、可调节结构和良好的生物相容性而被视为有前景的抗污材料（Wang等，2025；Zhang等，2022）。2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱（MPC）、羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯（CBMA）和磺酸基甜菜碱甲基丙烯酸酯（SBMA）是合成两性离子聚合物常用的单体（Amoako等，2025）。鉴于已探索的单两性离子片段均聚物在复杂食品基质中抗污性能的局限性，我们尝试设计由不同单体组成的多嵌段两性离子聚合物，以构建具有增强抗污性能的优越且可控的传感器界面（Kim等，2024；Zhang等，2025）。
在本工作中，通过结构整合MPC和CBMA片段用于抗污，并结合甲基丙烯酸（MAA）进行后功能化引入末端巯基，提出了一种两性离子三嵌段共聚物PMCM-SH。在此基础上，通过共同引入PMCM-SH和金纳米星（AuNSs），构建了一种高性能抗污电化学适配体传感器用于复杂食品基质中OTC的测定（方案1）。引入的AuNSs的星形分支结构显著增大了电极表面的比表面积，从而提供了高效的电子转移途径以促进高灵敏度分析。此外，AuNSs通过Au-S键提供了多功能锚定位点（Blidar等，2022），使得PMCM-SH和OTC适配体能够同时稳定固定。实验证明，两性离子片段的嵌段组成比可以进行精细调节，以实现抗污性能的显著提升。在两性离子片段的最优比例下，PMCM-SH修饰的界面在不同的蛋白质和碳水化合物溶液甚至在三种真实食品基质中表现出优异的抗污性能，这归因于MPC和CBMA片段协同作用赋予的强亲水性。进一步进行了分子动力学（MD）模拟以在分子水平上验证其优异的亲水性，结果表明PMCM-SH协同整合了两种两性离子片段的水化特征，形成了连续稳定的水化层。所提出的抗污电化学适配体传感器表现出优异的专一性、稳定性和重复性，能够精确测定牛奶、鸡蛋和猪肉中的OTC。
章节摘要
化学品与试剂
含有序列5'-SH-(CH2)6-GGA ATT CGC TAG CAC GTT GAC GCT GGT GCC CGG TTG TGG TGC GAG TGT TGT GTG GAT CCG AGC TCC ACG TG-3'的巯基修饰OTC适配体由 Sangon Biotech Co., Ltd.（中国上海）提供。MPC、CBMA、MAA和OTC购自Macklin Biochemical Technology Co., Ltd.（中国上海）。甲醇（CH3OH，HPLC级）和乙腈（HPLC级）购自Sigma-Aldrich Trading Co., Ltd.（中国北京）。糖原（Gly）和二硫苏糖醇（DTT）……
PMCM-SH和AuNSs的合成与表征
MPC和CBMA都是广泛使用的两性离子单体，以其优异的亲水性和电中性而著称（Song, Man等，2024；Q. Wu, Zhang等，2024）。以ACVA为引发剂，通过MPC、CBMA和MAA的自由基共聚合成两性离子三嵌段共聚物PMCM-SH，然后进行后功能化引入末端巯基。制备机制如图1A所示。
三嵌段共聚物PMCM-SH的化学结构进行了表征……
结论
总之，本工作通过整合和组成调节两种两性离子片段设计了一种新型两性离子三嵌段共聚物PMCM-SH。随后，设计了一种基于PMCM-SH的抗污电化学适配体传感器，用于OTC的高精度分析。在不同模拟溶液和复杂食品基质中进行验证后，PMCM-SH修饰的电极表现出优于单两性离子片段均聚物的抗污性能。MD模拟推断……
CRediT作者贡献声明
Jinzhi Liang：撰写——初稿，可视化，方法论，调查研究，形式分析。Cheng Zhang：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，形式分析。Kun Ge：撰写——审阅与编辑，指导，概念化。Yangyue Ding：撰写——审阅与编辑，指导，形式分析。Qi Zhang：撰写——审阅与编辑，指导，资金获取，概念化。Ying Gu：撰写——审阅与编辑，指导，资金获取，……
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能会影响本文所报告的工作。
致谢
本工作得到国家自然科学基金（批准号：32472434）、云南省重大科技项目（批准号：202402AE090040）和云南省高层次科学技术人才和创新团队专项项目（批准号：202405AS350005）的支持。
Jinzhi Liang|Cheng Zhang|Kun Ge|Yangyue Ding|Qi Zhang|Ying Gu|Shuo Wang
