综述：NiFe-LDH@MXene纳米复合材料具有已证实的生物相容性，可用于选择性监测日落黄（Sunset Yellow）

《Talanta》：NiFe-LDH@MXene nanocomposite with demonstrated biocompatibility for selective monitoring of Sunset Yellow

【字体：大中小】 时间：2026年09月03日 来源：Talanta 6.7

编辑推荐：

　　摘要检测加工食品中Sunset Yellow（SSY）的微量水平需要电极材料，这些材料必须同时具备高电化学活性和生物安全性。在本研究中，通过一步水热法直接在剥离的Ti3C2Tx MXene上生长出NiFe层状双氢氧化物纳米片，形成层与层之间的异质结构：LDH成分提供了氧化还原活性

摘要

检测加工食品中Sunset Yellow（SSY）的微量水平需要电极材料，这些材料必须同时具备高电化学活性和生物安全性。在本研究中，通过一步水热法直接在剥离的Ti₃C₂T_x MXene上生长出NiFe层状双氢氧化物纳米片，形成层与层之间的异质结构：LDH成分提供了氧化还原活性的Ni/Fe位点，而MXene骨架则确保了电子的快速传输。对RAW 264.7巨噬细胞的细胞毒性测试、溶血试验和抗菌筛选证实，在工作浓度下该复合材料不会带来明显的生物风险，这满足了食品接触传感材料的关键前提条件。当沉积在玻璃碳电极上时，该纳米复合材料在0.05–40 μM范围内对SSY的检测限为4.1 nM（R² = 0.996），并且在存在10倍浓度干扰物的情况下信号变化小于11%。不同的氧化电位进一步使得能够区分SSY与其结构相似的染料酒石黄。在商业橙汁、葡萄汁和苹果汁样品中的回收测试显示回收率为97–104%，表明基质干扰很小。这些结果表明NiFe-LDH@MXene是一种生物上安全的传感平台，适用于常规的食品安全检测。

引言

Sunset Yellow FCF（SSY）是全球食品供应链中最常见的合成偶氮色素之一，因其鲜艳的颜色和对光、热及pH变化的抵抗性而受到重视[1]、[2]、[3]。与其他偶氮染料一样，其-N=N–发色团在高暴露水平下会引起毒理学担忧[4]。临床和动物研究表明，长期摄入SSY与过敏反应、儿童神经行为改变以及依赖于剂量的肝脏或肾脏负担有关[5]，而最近的研究指出SSY及其偶氮裂解代谢物可能具有遗传毒性或致癌性[6]。这些发现促使欧洲食品安全局将可接受的日摄入量限制在4 mg/kg体重，但SSY仍被广泛用于全球的加工食品和饮料中[7]、[8]。实际上执行这些法规限制需要能够在复杂食品基质中直接定量SSY的分析工具。

色谱、光谱和电泳技术提供了高精度的SSY检测[9]、[10]、[11]、[12]。然而，这些技术存在共同的实用缺点：设备庞大、样品预处理步骤多、周转时间长，并且不适用于现场即时检测[4]、[6]、[13]。伏安法部分解决了这些限制，因为它允许直接、快速地测量，成本较低，并且易于微型化以便在现场使用[14]、[15]、[16]、[17]、[18]。由于能够在复杂基质中操作而无需大量清洗，它们特别适合食品分析[19]、[20]、[21]。然而，传感器的性能取决于电极改性剂：沉积在工作电极上的功能纳米材料可以显著改善电子转移动力学和信号幅度[22]，但在实际食品样品中实现所需的灵敏度和选择性仍然是一个持续的挑战[23]、[24]、[25]。同样重要的是——但常常被忽视的是——改性剂本身是否安全，可以接触食品相关介质。对于任何用于生物或食品基质附近的传感材料，证明其不会释放有毒物质、不会溶解血细胞或破坏细胞活力是监管机构越来越要求的条件。

由地球上丰富的Ni²⁺和Fe³⁺阳离子组成的层状双氢氧化物提供了可调的氧化还原化学性质、阴离子交换能力和结构灵活性[26]、[27]。Ni²⁺/Fe³⁺组合特别有效，因为这两种阳离子都参与了界面氧化还原循环，增强了分析物的吸附并加速了电子向电极基底的传输[27]、[28]。将这种LDH相与Ti₃C₂T_x MXene结合是合理的下一步：MXene提供了金属级别的导电性和亲水表面（–OH、–O、–F），有利于电荷传输[29]、[30]，但裸露的MXene片往往会由于范德华力重新堆叠，掩盖了使其有用的位点[32]。直接在MXene表面生长LDH纳米片同时解决了这两个问题——LDH间隔层使MXene层保持分离，而导电骨架防止了LDH聚集——由此产生的界面耦合增强了结构和电子稳定性[33]、[34]、[35]。最近在电化学传感方面的进展表明，合理设计的LDH@MXene异质结构可以通过加速界面电子传输、抑制MXene重新堆叠、暴露丰富的电活性位点以及通过协同的界面工程和分层结构来显著提高分析性能[36]、[37]、[38]、[39]、[40]、[41]。尽管这些异质结构在催化和储能方面已被证明有效，但其在食品色素检测中的应用仍然很少，而且——关键的是——之前没有任何报告将电化学SSY检测与电极材料的系统生物安全性评估相结合。

我们通过一步水热法在剥离的Ti₃C₂T_x上生长NiFe-LDH纳米片，并从两个同样重要的角度对产品进行了表征。首先，评估了其对RAW 264.7巨噬细胞的细胞毒性、对红细胞的溶血活性和抗菌行为，从而在将其作为食品接触材料之前确定了其生物特性。其次，将纳米复合材料沉积在玻璃碳电极上，并通过方波伏安法进行SSY定量测试，包括对抗结构相似的染料酒石黄的选择性以及在商业果汁中的应用。通过在单一平台中整合合理的异质结构设计、高选择性的SSY检测、全面的生物相容性评估和实际样品分析，本研究为开发用于食品安全监测的生物安全电化学传感器提供了更全面的策略。

部分片段

试剂和材料

Ti₃AlC₂粉末（MAX相，>98%）、HF（48%）、尿素、乙醇、乙二醇、DMSO、Ni(NO₃)₂·6H₂O、抗坏血酸（AA）、葡萄糖（Glu）、溴酚蓝（BB）、甲基橙（MO）、Sunset Yellow FCF（SSY）、酒石黄（TT）以及无机盐（Fe⁺、K⁺、Cl⁺、NO₃^-）均为Sigma-Aldrich产品。Fe(NO₃)₃·9H₂O来自Daejung Chemicals（韩国），KCl和K₃[Fe(CN)₆/K₄[Fe(CN)₆]由Samchun Chemicals（韩国）提供。磷酸盐缓冲液（0.1 M，pH 2–4）由H₃PO₄和NaH₂PO₄配制而成，

NiFe-LDH@MXene纳米复合材料的物理表征

XRD。 图1A比较了原料材料和复合材料的衍射图案。起始的Ti₃AlC₂ MAX相在39°附近有一个强烈的反射峰，这归因于六方层状晶格（PDF #52-0875）[42]。经过HF处理后，这个峰消失，证实Al层已被蚀刻掉，形成了多层MXene产物，这与之前的文献报道一致（JCPDS No. 00-032-1383）[45]、[46]。纯NiFe-LDH在

结论

通过一步水热法在剥离的Ti₃C₂T_x MXene上生长NiFe-LDH纳米片，生成了一种异质结构，其性质从两个互补的角度进行了评估——生物安全性和电分析实用性——这两个方面在食品色素传感器中很少同时考虑。

在生物相容性方面，MTT、溶血和抗菌试验共同表明，在相关浓度下，该复合材料不会带来可测量的细胞毒性、溶血性或杀菌风险

CRediT作者贡献声明

Amin Al：撰写——原始草稿、可视化、方法学、研究、数据分析、概念化。Tae Hyun Kim：撰写——审稿与编辑、可视化、验证、监督、软件、资源管理、项目实施、资金获取、概念化

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了韩国国家研究基金会（NRF）的资助，该基金会由韩国政府（教育部和信息通信技术部）资助（项目编号RS-2021-NR060121和RS-2025-00559158）。这项研究还得到了韩国基础科学研究所（国家研究设施和设备中心）的资助，该研究所由教育部支持（项目编号RS-2022-NF000922）。此外，本研究还得到了

联系信箱：

摘要

引言

部分片段

试剂和材料

NiFe-LDH@MXene纳米复合材料的物理表征

结论

CRediT作者贡献声明

利益冲突声明

致谢

热点排行