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2024年12月14日，湖南工业大学生命科学与化学学院李广利副教授团队开发了银纳米颗粒/黑磷纳米片复合材料（BPNS-AgNP）的分子印迹聚合物电化学传感平台，成功实现了药物制剂、牛奶和血清样品中痕量加替沙星（GAT）的选择性测定。相关成果以“Efficient voltammetric platform combining a molecularly imprinted polymer and silver-nanoparticle-decorated black phosphorus nanosheets for selective determination of Gatifloxacin”发表在食品科学领域国际知名期刊《Food Chemistry: X》（中科院一区Top期刊，IF = 6.5）上。湖南工业大学生物医学工程硕士生吴晶桃为第一作者，李广利副教授为论文通讯作者。
成果简介
加替沙星（GAT）属于第四代喹诺酮类抗生素，通过抑制DNA旋切酶对多种革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌表现出广谱抗菌活性，通常用于治疗人类和食用动物的泌尿道、呼吸道、骨髓炎、胃肠道、皮肤和软组织感染。由于人类使用不当和GAT的代谢不完全，GAT在动物性食品和生态环境中不断富集，对人类健康构成巨大威胁。人体过量摄入GAT可能会增强病原体对抗生素的耐药性。因此，亟需开发一种高效的方法检测药物、食品和生理液体中的痕量GAT。
本研究创新采用了环保绿色的一步还原法合成了BPNS-AgNP，并以此为基底构筑高稳定性、高选择性的分子印迹电化学传感平台，成功实现了药物、食品和生理体液中痕量的GAT测定。本研究的主要创新点在于巧妙利用BPNS的易氧化特性将吸附在BPNS表面的AgNO3还原得到AgNP，不仅通过AgNP与PxOy或P螯合作用有效抑制BP的氧化降解，还引入贵金属AgNP显著增强了导电性能和电催化活性。采用超声辅助液相剥离法制备BPNS，在BPNS表面原位将AgNO3转化为AgNPs，制得高稳定的BPNS-AgNP。将BPNS-AgNP修饰到玻碳电极表面，以GAT为模板分子，吡咯为功能单体，通过电聚合方法在BPNS-AgNP/GCE表面合成GAT分子印迹聚吡咯薄膜，去除GAT模板后即可得到GAT分子印迹电化学传感器（MIP/BPNS-AgNP/GCE），并对MIP/BPNS-AgNP/GCE的检测条件进行了系统优化。在最优的检测条件下，MIP/BPNS-AgNP/GCE对GAT表现出优异的传感性能，线性范围为0.001-1 μM和1-50 μM，灵敏度为9.965 μAμM−1和0.5378 μAμM−1，检测限为0.2 nM，且成功实现了药物、食品和血清中GAT的准确测定。
研究亮点
高稳定的电化学传感器选择性测定GAT。
无标记分子印迹电化学传感器。
绿色一步还原法制备BPNS-AgNP。
宽的线性范围（0.001-1 μM和1-50 μM），低的检出限（0.2 nM），高灵敏度（9.965 μAμM−1和0.5378 μAμM−1）和良好的稳定性（30天）。
高灵敏度检测药物、牛奶和血清中GAT含量。
图文赏析
研究结论
本研究以BPNS-AgNP为基底构筑高稳定、高选择分子印迹电化学传感平台，成功实现药物、食品和血清中痕量GAT的测定。本研究通过一步还原法制备了BPNS-AgNP，BPNS-AgNP不仅有效阻止了BPNS的降解，还可提供大的表面积以容纳更多的GAT印迹位点。在最佳的检测条件下，该传感器具有宽的线性响应范围（0.001-1 μM和1-50 μM）、低的检出限（0.2 nM）和良好的灵敏度（9.965 μAμM−1和0.5378 μAμM−1）。该传感器连续10次检测GAT的RSD为2.47 %，表明其具有良好的重复性。使用5根独立制备的MIP/BPNS-AgNP/GCE对GAT进行检测，其检测结果基本一致，说明其具有良好的重现性。聚吡咯薄膜中的大量印迹位点可以从复杂的基质中选择性吸附并识别GAT，从而赋予传感器良好的抗干扰能力。MIP/BPNS-AgNP/GCE能维持稳定伏安响应长达30天，表明其具有良好的稳定性。MIP/BPNS-AgNP/GCE能准确地测定药物、牛奶和血清样品中的GAT，回收率较好。本研究创新开发了一种高灵敏和高选择性地检测复杂基质中GAT残留的方法，为高稳定痕量氟喹诺酮类抗生素电化学传感平台的设计提供了新策略和新思路。
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作者简介
第一作者：吴晶桃，女，硕士，现就职于广西科学院。2019-2022年，湖南工业大学生命科学与化学学院生物医学工程硕士研究生（导师为李广利副教授），获理学硕士学位。攻读硕士学位期间，曾荣获研究生国家奖学金、湖南工业大学学业一等奖学金和湖南省优秀硕士学位论文。主要研究方向为黑磷分子印迹电化学传感器，以第一作者或第二作者（导师一作）在Food Chemistry: X、Materials Today Chemistry等国际知名期刊上发表SCI论文5篇，其中ESI热点&高被引论文1篇。
通讯作者：李广利，副教授，硕士生导师，副教授，湖南省优秀青年基金获得者，2023-2024入选全球前2%顶尖科学家榜单。武汉大学物理化学专业硕博连读，获理学博士学位。2017年1月，进入湖南工业大学生命科学与化学学院工作，现任学科建设与发展规划处副处长（挂职）。曾荣获“亚辉龙”奖教金（科研育人奖）、湖南工业大学精英人才、株洲市D类高层次人才、株洲市优秀共产党员和湖南省青年骨干教师等荣誉。主要从事电化学与生物医学前沿交叉研究，主要研究方向包括无创脑-机接口电极和生物电化学传感与检测。近五年，主持国家自然科学基金面上项目和青年项目、湖南省自然科学基金优秀青年项目等科研项目10余项。以第一作者或通讯作者在SmartMat、Journal of Hazardous Materials、Food Chemistry、Sensors and Actuators B: Chemical等国际知名期刊发表SCI论文60余篇，其中ESI热点论文6篇，ESI高被引论文16篇。总被引6100余次，H指数50，2篇论文获IOP出版社高被引论文奖。获湖南省自然科学奖三等奖和湖南省高等教育教学成果奖二等奖各1项，获评2024年湖南省生物医学工程学会青年人才奖。担任中国生物医学工程学会医学神经工程分会委员、湖南省生物医学工程学会常务理事，兼任Brain-X和Exploration等期刊青年编委以及Advanced Functional Materials、Journal of Materials Chemistry A、Food Chemistry等60余个国际SCI期刊审稿专家。
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