壳聚糖-金纳米粒子复合分子印迹传感器界面用于高灵敏选择性检测PFOS的研究

《Sensors and Actuators B: Chemical》：Eco-Friendly Molecularly Imprinted Sensor Interface Using Chitosan-Gold Nanoparticle Composite for Sensitive and Selective Trace-Level Detection of PFOS

　　本文开发了一种环保型壳聚糖-金纳米粒子复合分子印迹传感器，通过优化交联策略解决了壳聚糖电荷转移能力差和印迹空腔不稳定的技术难题。该传感器对全氟辛烷磺酸（PFOS）的检测限达1.07 ppt，显著优于美国EPA标准（4 ppt），在实际水样中表现出优异的选择性与重现性，为水体PFOS污染监测提供了绿色高效的解决方案。

　　

章节精选

引言

全氟辛烷磺酸（PFOS）是一种属于全氟和多氟烷基物质（PFAS）的合成聚合物[1][2][3]。由于其卓越的化学和热稳定性以及抗降解性，PFOS与多种不良健康效应相关，包括肝损伤、甲状腺功能障碍、免疫系统抑制、发育毒性、生殖问题（如不孕）以及特定癌症风险增加[4][5][6]。

化学品

壳聚糖和金纳米粒子（AuNPs，150 nm，溶于0.1 mM PBS，纯度98%）分别购自MP Biomedicals和Thermo Scientific（美国）。七氟辛烷磺酸四乙基铵盐（PFOS，分子量 = 629.37 g·mol^-1），以及铁氰化钾[K₃Fe(CN)₆]和亚铁氰化钾[K₄Fe(CN)₆]，均购自Thermo Scientific（美国）。表氯醇（ECH，纯度99%）购自Alfa Aesar。磷酸盐缓冲盐水（PBS，1×，pH 7.4）购自Gibco。

化学与形态分析

通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）对分子印迹（MIP）层进行了形态、化学和元素分析。图2a展示了未添加壳聚糖时沉积的壳聚糖形态。图2b显示了平均尺寸为150 nm的金纳米粒子（Au NPs）。图2c捕捉了壳聚糖-金纳米粒子复合材料的形态。所有这些都涂覆在丝网印刷碳电极上。

图3中的FT-IR光谱比较了分子印迹（MIP）电极与非印迹（NIP）电极。

结论

优化并采用了一种壳聚糖-金纳米粒子框架复合材料，制备了用于选择性检测PFOS的分子印迹（MIP）电化学传感器。加入表氯醇（ECH）作为交联剂，显著增强了复合层中MIP空腔的结构稳定性，有助于传感器获得可靠且可重复的性能。通过SEM、FT-IR和XPS对印迹壳聚糖-AuNP复合材料的形成和性质进行了表征。