一种用于非法减肥产品中西布曲明检测的经济高效石墨片电极

《Microchemical Journal》：A cost-effective graphite sheet-based electrode for sibutramine detection in illicit slimming products

　　

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  使用低成本石墨电极进行西布曲明的电化学传感检测。
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  经表面电化学处理后，伏安法测定是可行的。
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  分析结果与HPLC数据一致，证实了传感器的准确性。
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  对多种维生素和查获样品进行了分析，证实其实际应用价值。
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  该传感器还能选择性检测尿液样品中的西布曲明。

引言

如今，肥胖是主要公共卫生问题之一，因为它显著增加了心血管疾病和糖尿病等慢性疾病的发病风险[1]。据世界卫生组织统计，2022年全球约有25亿成年人受到超重和肥胖的困扰[2]。在此背景下，草药和膳食补充剂被广泛用于减肥，并常被视为传统药物的更安全替代品[3]。

然而，尽管有监管努力，这些产品仍可能含有未声明的物质[3]、[4]、[5]。2017年至2021年间，约19%的分析减肥补充剂被发现含有未声明或违禁物质，对消费者构成潜在健康风险[5]。其中，西布曲明（SBM）被美国食品药品监督管理局（FDA）鉴定为膳食补充剂中最常被检测到的违禁兴奋剂之一[6]。

SBM是一种5-羟色胺-去甲肾上腺素再摄取抑制剂，作为食欲抑制剂 capable 诱导快速减肥[7]。推荐最大剂量为每天10毫克[8]，其使用与不良心血管影响相关，包括血压和心率升高，严重病例可能导致危及生命的并发症[8]、[9]。因此，从分析角度来看，开发简便、灵敏的方法来可靠检测掺假产品中的SBM对于消费者安全和监管监测具有重要意义。

文献中已描述了多种分析程序用于测定不同样品中的SBM，包括毛细管电泳[10]、[11]，气相色谱[12]，液相色谱[13]、[14]，红外光谱[15]和比色检测[16]。尽管基于分离的技术具有出色的灵敏度和重现性，但它们通常需要繁重的样品前处理、高纯度溶剂和昂贵的仪器，这可能限制其在常规或现场分析中的可及性[17]、[18]。另一方面，比色方法快速且成本低廉，但可能存在选择性有限和主观解释的问题，特别是在复杂基质中[19]。

为解决这些问题，电化学传感因其简单性、低成本、便携性和快速响应而成为一种有前景的替代方案，适合掺假产品的现场筛选和监管监测。这些方法还具有样本处理少、灵敏度高、选择性良好和易于微型化等优势，进一步增强了其实用性[20]、[21]、[22]。

文献中已有几项研究探索了不同工作电极材料在电化学检测中的应用，包括硼掺杂金刚石（BDD）[23]，碳纳米管[24]，用还原氧化石墨烯（rGO）改性的玻璃碳（GC）电极[25]，多孔石墨烯油墨[26]和丝网印刷电极（SPEs）[27]。然而，这些材料的广泛使用受到复杂制造要求和昂贵改性过程的阻碍。因此，开发简单、低成本的电极基底以提供足够的电化学性能对于实际传感应用仍具有重要意义。

柔性石墨片（GS）是一种与其他电极基底相比低成本的高导电材料，并具有多种 advantageous 性质，如耐腐蚀性、化学稳定性和高导电性。该材料已在多个电化学领域找到应用，包括氧气生成[28]，储能[29]、[30]和传感技术[31]、[32]、[33]。此外，其优异的柔韧性使其特别适合可穿戴传感器的开发。

然而，尽管具有这些优势，裸GS电极可能表现出有限的电化学活性，这可能影响电子转移过程，从而损害其分析性能[34]、[35]。为克服这一局限，已报道了几种策略通过表面修饰额外功能材料来增强GS电极的电化学性能，包括金属、金属氧化物和金属纳米颗粒[36]、[37]、[38]，聚合物膜[39]、[40]、[41]，分子印迹聚合物（MIPs）[42]、[43]和碳纳米材料[34]。虽然这些方法可以提供额外的识别位点或增强电荷转移特性，但它们通常涉及多步骤、耗时且相对昂贵的程序，这可能削弱使GS成为有吸引力电极材料的一些简单性和可及性。

或者，已报道了表面活化和处理策略来改善GS电极的电化学响应，包括热[44]、[45]，等离子体[46]、[47]、[48]、[49]，化学[44]和电化学表面处理[50]、[51]、[52]。这些方法可以通过诱导石墨层的膨胀和/或剥离和/或在电极表面引入含氧官能团来增强GS电极的电化学活性[50]、[53]。这些表面修饰可以增加电活性位点的可用性并改变电极的界面特性，从而影响电子转移过程和分析物的相互作用[47]。由于这些界面特性可以强烈影响给定分析物的电化学响应，评估针对特定目标的不同活化策略对于确定提供最有利的分析物-电极相互作用条件的表面状态非常重要。

在此背景下，简单、快速且易于获取的活化程序能够在增强GS电化学性能的同时保持其固有优势，对于实际分析应用特别具有吸引力。这对于开发用于SBM检测的低成本GS基传感平台尤为重要，这些平台不依赖于复杂的表面修饰或额外功能材料的引入。

据此，本研究旨在开发一种经济且可获取的石墨片基传感平台用于西布曲明的电化学分析测定。为此，评估了不同的GS电极表面处理策略以提高其对SBM测定的电化学性能，并基于分析性能和操作简便性选择了最合适的方案。随后将该方法应用于不同的样品基质，包括查获的瘦身产品、多种维生素和合成尿液，展示了其在不同基质中快速筛选该违禁物质的潜力。

章节摘要

化学品和样品

所有水溶液均使用电阻率≥18 MΩ cm的去离子水配制（Millipore Direct-Q3水质净化系统，美国马萨诸塞州）。西布曲明（99% w/w）和可卡因（92.5% w/w）从巴西联邦警察获取。铁氰化钾（99% w/w），氯化钠（99% w/w），对乙酰氨基酚（98% w/w），磷酸二氢钾（98% w/w），咖啡因（99% w/w）和碳酸氢钠（99.5% w/w）从Labsynth（巴西迪亚达玛）获取。尿素（99% w/w）和尿酸（99%

石墨片表面处理方法的选择

在使用GS电极进行SBM电化学分析测定之前，评估了文献中报道的不同表面处理策略以改善SBM的电化学响应。评估了三种预处理方法：（i）氧气存在下的等离子体增强化学气相沉积（PECVD）[46]，（ii）手持式等离子笔[48]，和（iii）碱性介质中的电化学处理（+5.0 V vs. Ag|AgCl|KCl_(sat.)在0.5 mol L^?1 NaOH溶液中10秒）[50]。这些

结论

在本工作中，成功开发了一种基于石墨片的简单、低成本且高效的电化学传感器用于检测SBM。电化学预处理被证明是增强电极性能的关键步骤，显著提高了灵敏度并降低了LOD。所提方法显示出良好的分析性能，包括宽的线性范围、高精度和令人满意的重现性。其适用性通过以下分析得到证明

CRediT作者贡献声明

Izadora S. Andrade：撰写 – 原始草稿，形式分析，数据整理，概念构思。Mariana C. Marra：撰写 – 原始草稿，监督，形式分析，概念构思。Raquel G. Rocha：撰写 – 原始草稿，监督，调查。Marina Di-Oliveira：撰写 – 原始草稿，调查，形式分析，数据整理。Eduardo B. Barbedi：撰写 – 审阅与编辑，调查。Clésia C. Nascentes：撰写 – 审阅与编辑，监督，调查。

利益冲突声明

作者声明他们不存在可能影响本论文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

作者感谢巴西机构：CNPq（151006/2022-9, 382326/2022-9, 308392/2022-1, 401977/2023-4; 408309/2025-6; 312698/2026-7），CAPES（财务代码001），FAPEMIG（APQ-01996-23, RED-00120-23, APQ-02067-23），INCT-SP（CNPq: 406958/2022-0, FAPEMIG: APQ-03984-24, CAPES: 88887.954256/2024-00）和INCTBio-LK（CNPq: 408338/2024-5）提供的财政支持。同时感谢巴西联邦大学德Uberlandia的多用户实验室设施（RELAM/PROPP）

Izadora S. Andrade|Mariana C. Marra|Raqueal G. Rocha|Marina Di-Oliveira|Eduardo B. Barbedi|Clésia C. Nascentes|Eduardo M. Richter|Rodrigo A.A. Mu?oz