用于乳制品中阿米卡星目视与比值法检测的红蓝荧光切换Eu-MOG纳米纤维膜

《Microchemical Journal》：Red-to-blue fluorescent switching in Eu-MOG nanofibrous membranes for visual and ratiometric detection of amikacin in dairy products

　　

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  制备了一种Eu-MOG@PAN纳米纤维膜用于阿米卡星检测。
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  阿米卡星可在固态膜中诱导红-蓝荧光切换。
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  无需额外参比荧光团即可实现比率检测。
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  该膜具有高选择性，检测限为0.38 μM。
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  成功通过视觉和荧光分析测定了乳清中的阿米卡星。

引言

动物源性食品中的抗生素残留仍是食品安全和公共健康的重大问题[1]，[2]。在乳制品生产中，氨基糖苷类抗生素被广泛用于治疗牛乳房炎等细菌感染[3]，[4]，[5]。其中，阿米卡星（AMK）是一种重要的广谱药物，但不合理使用或休药期不足可导致其在生牛奶及相关乳制品中残留[6]。持续暴露于微量AMK残留可能引起不良健康效应，包括过敏反应、肠道菌群紊乱、肾毒性、耳毒性以及促进抗生素耐药性的产生[7]。因此，快速可靠地测定乳制品基质中的AMK具有重要意义[8]。

然而，在真实乳制品样品中检测AMK仍面临挑战。AMK极性很高且缺乏强的固有光学活性[9]，而乳清及其他乳制品基质中含有蛋白质、盐类和内源性干扰组分，使得选择性识别和信号读取变得复杂[10]。传统色谱方法虽然精度高，但通常依赖昂贵仪器、繁琐的样品前处理以及经过培训的专业技术人员，这限制了其在快速现场筛查中的应用。荧光传感因其高灵敏度、快速响应和操作简便而成为一种有吸引力的替代方案[11]，但在复杂介质中提高检测准确性仍需要稳健的信号转导能力和对波动的抗干扰能力[12]。

铕基发光材料在这方面前景广阔，因为Eu³⁺具有尖锐的红色发射且对其配位环境的变化高度敏感[13]，[14]，[15]，[16]。金属有机凝胶（MOG）具有可及的配位位点、动态网络和良好的加工性，为负载Eu³⁺并与AMK等分析物相互作用提供了合适的平台[17]，[18]，[19]。同时，引入惰性内部参比可实现比率输出，这能有效降低由激发波动、探针不均匀性和基质干扰引起的误差[20]，[21]，[22]。然而，Eu-MOG粉末或凝胶由于机械强度差和设备集成度低，不适合直接用于液态食品样品[23]，[24]，[25]，[26]。

为解决上述问题，我们报道了一种通过静电纺丝制备的Eu-MOG基比率荧光混合基质纳米纤维膜（MMMs），用于乳清中AMK的检测[27]。通过将Eu-MOG限制在PAN纤维基质中，所得膜集成了选择性分子识别、双发射信号输出和灵活的宏观操作特性。所制备的MMMs在激发下呈现强烈的红色发射，而在含有AMK的乳清中，红色荧光被高效猝灭，同时蓝色发射增强，产生明显的蓝/红比率响应，且对AMK具有高选择性（方案1）。此外，比率信号在1–9 μM的低浓度范围内与AMK浓度呈线性关系，而在10–100 μM范围内则采用Logistic拟合模型描述。计算所得检测限为0.38 μM。本研究为构建柔性固态发光平台以实现食品体系中抗生素残留的快速筛查提供了一种实用策略。

各章节摘要

材料与试剂

所有化学品均为市售产品，未经进一步纯化直接使用。2,6-萘二甲酸（2,6-NDC）、三乙胺、Eu(NO₃)₃ ·6H₂O、乳糖、青霉素、阿米卡星（AMK）、庆大霉素和二氢链霉素购自阿达玛斯-贝塔。乳清由市售纯牛奶制备。精氨酸（Arg）、丙氨酸（Ala）、赖氨酸（Lys）、酪氨酸（Tyr）、亮氨酸（Leu）、脯氨酸（Pro）、丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）、缬氨酸（Val）、异亮氨酸（Ile）、天冬酰胺

物理表征

Eu-MOG在室温下使用2,6-萘二甲酸（2,6-NDC）和Eu(NO₃)₃·6H₂O制备。所得材料表现出典型的自支撑凝胶行为，表明形成了连续的三维配位网络（图S1）。冻干后，凝胶被转化为粉末用于结构表征。粉体X射线衍射（XRD）结果表明，Eu-MOG样品未显示明显的布拉格反射峰，确认了其非晶特性（

结论

综上所述，我们开发了一种柔性的Eu-金属有机凝胶/聚丙烯腈混合基质纳米纤维膜，用于乳制品基质中阿米卡星的比率荧光传感。通过将Eu-MOG结构域整合到静电纺丝PAN网络中，该材料结合了Eu³⁺中心的配位响应发光特性与纳米纤维膜的渗透性、灵活性和宏观加工性。所得膜表现出固有的双发射特性，包括以Eu³⁺为中心的红色

CRediT作者贡献声明

明洪：验证、软件、调查、数据整理。牛贺林：撰写–初稿、监督、资金获取、概念设计。连晓：撰写–初稿、监督、软件、调查、资金获取、数据整理、概念设计。

利益冲突声明

作者声明他们不存在可能影响本文报告工作的已知的竞争性财务利益或个人关系。

明洪|牛贺林|连晓