《Microchemical Journal》：Fluorescent probe of nitrogen-doped graphene quantum dots and biochar in molecularly imprinted polymer for the determination of flurbiprofen by spectrofluorometry and smartphone-assisted fluorimetry
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本方法开发了一种含氮掺杂石墨量子点（N-GQDs）、分子印迹聚合物（MIP）和生物炭的复合探针，用于牛奶中氟布洛芬的荧光光谱检测及智能手机辅助检测。实验表明该方法在10-50 μg/L范围内线性良好（R2>0.99），检测限低至3.0 μg/L，加标回收率83.7%-97.7%，与HPLC结果一致，具有操作简便、成本低廉的优势。
Naphatsakorn Orachorn | Noppanut Longnapa | Thanaporn Raksayot | Opas Bunkoed
泰国宋卡府哈泰市宋卡王子大学理学院物理科学系，邮编90110
摘要
本研究开发了一种复合探针，用于通过荧光光谱法和智能手机辅助荧光法测定牛奶中的氟比洛芬含量。该探针由氮掺杂石墨烯量子点（N-GQDs）和生物炭嵌入分子印迹聚合物（MIP）制成。N-GQDs@MIP@Biochar探针的荧光发射被氟比洛芬抑制，在10至50 μg L?1的范围内表现出良好的线性关系。通过将探针应用于便携式智能手机辅助荧光系统，实现了现场氟比洛芬的测定，该系统基于校准的颜色梯度来确定氟比洛芬浓度。所开发的智能手机辅助方法对10至40 μg L?1范围内的氟比洛芬显示出良好的线性响应。两种方法的检测限均为3.0 μg L?1
引言
氟比洛芬在兽医和人类医学中用于退烧、抗炎和缓解慢性疼痛[1][2]。尽管氟比洛芬并非特别强效的药物，但过量使用或长期使用可能导致胃肠道出血以及心脏和肾脏问题[3]。在许多国家，法规限制了食品和饮料中非甾体抗炎药（NSAIDs）的含量。在欧盟，牛奶中NSAIDs的最大残留限量（MRL）为10 μg kg?1[4]。因此，需要开发一种可靠且有效的策略来监测食品中的微量氟比洛芬。
已有多种分析方法用于测定氟比洛芬，包括高效液相色谱（HPLC）[5][6]、超高效液相色谱（UHPLC）[7]和气相色谱（GC）[8]。HPLC因其准确性和分离能力而受到青睐，但由于操作复杂、溶剂消耗量大和流程时间长，不适用于单一目标化合物的分析[9]。荧光光谱法具有快速、简便且成本效益高的优点，常用于测定特定目标化合物[10]。此外，通过智能手机进行实时信号采集和可视化，或使用基于纸张的分析平台，可以方便地进行现场目标化合物的测定[11][12]。
荧光光谱法需要一个光学传感探针。典型的探针结合了量子点（QD）纳米粒子和分子印迹聚合物（MIP）。量子点的特点是荧光响应强、光稳定性好、光谱形状对称且窄[13]。石墨烯量子点（GQDs）是一种低毒性的碳基荧光材料，易于合成，已广泛应用于多种光学传感领域[14]。通过引入杂原子，可以进一步增强GQDs的光学性质、化学结构和量子产率[15]。近年来，氮掺杂的GQDs（N-GQDs）被用于检测抗生素[16][17]、农药[18]和金属离子[19]。将GQDs嵌入MIP中可以提高探针的选择性。MIP的印迹位点在功能基团、形状和大小上与模板分析物互补，从而促进特异性结合[20]。MIP还具有高特异性、易于制备、稳定性好和成本低的优点[21]。基于分子印迹的荧光传感器具有内在的识别能力和出色的传感性能，能够在复杂的样品基质中高效选择性地检测目标化合物[22][23]。通过将高吸附材料整合到探针中，可以进一步增强探针与氟比洛芬的结合效果。生物炭是一种通过热解过程从生物质中生成的碳质材料[24][25]，成本低廉且易于生产，具有较大的表面积[26]。生物炭的化学结构使其能够通过π-π相互作用和氢键吸附氟比洛芬。
本研究制备了一种复合光学传感探针，结合了N-GQDs、生物炭和MIP。N-GQDs@MIP@Biochar探针通过两种方法（荧光光谱法和智能手机辅助荧光法）用于测定牛奶中的微量氟比洛芬。氟比洛芬与探针通过氢键和π-π相互作用结合。使用紫外光源在黑箱内分析样品实现了现场检测。通过智能手机上的ColorPicker应用程序从数字图像中评估探针的荧光发射。所提出系统的结果通过与HPLC分析结果的比较进行了验证。
化学试剂
氟比洛芬、双氯芬酸钠盐、美洛昔康酸、双氟尼沙和甲酸均来自东京化学工业有限公司（日本）。四乙基正硅酸盐（TEOS）、美洛昔康酸钠盐、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷（APTES）和三(羟甲基)胺甲烷（Tris-HMA）由Sigma-Aldrich（德国）提供。1-水合柠檬酸（C6H8O7?H2O）来自KemAus（澳大利亚）。磷酸（H3PO4）由J.T. Baker（美国）生产。十二水合二钠氢正磷酸盐也由该公司提供。
表征
通过测量去除模板前后N-GQDs@MIP@Biochar探针的荧光发射来确认模板的去除情况。去除模板前，荧光强度较低（图S1a），而去除模板后，荧光强度接近未印迹的N-GQDs@NIP@Biochar探针的荧光强度（图S1c），从而证实了氟比洛芬模板已成功从N-GQDs@MIP@Biochar纳米探针中去除。
结论
所提出的N-GQDs@MIP@Biochar探针与荧光光谱仪和智能手机辅助设备结合，用于检测牛奶中的微量氟比洛芬。该探针合成简单，表现出优异的灵敏度、独特的模板印迹选择性和丰富的吸附位点。两种方法对牛奶样品中氟比洛芬的回收率均在83.7%至97.7%之间，相对标准偏差（RSD）低于7%。两种方法的检测限均为3.0 μg L?1
CRediT作者贡献声明
Naphatsakorn Orachorn：撰写初稿、方法学设计、数据分析、概念构建。
Noppanut Longnapa：撰写初稿、验证、方法学设计、数据分析、概念构建。
Thanaporn Raksayot：方法学设计、数据分析、概念构建。
Opas Bunkoed：撰写与编辑、监督、资金获取、概念构建。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了宋卡王子大学（参考编号SCI6901082S）、泰国科学研究与创新机构（TSRI）[资助编号FRB690047/0230]以及国家科学技术研究创新基金（NSRF）和化学创新卓越中心（PERCH-CIC）的支持。同时感谢Thomas Duncan Coyne对本文的英文校对工作。
