基于复合纸材料的电化学适配体传感器，用于检测AFB1，该传感器采用Cu-MOF基的CS-PAM水凝胶作为核心材料

《Microchemical Journal》：Composite paper-based electrochemical aptasensor for AFB1 detection using Cu-MOF-based CS-PAM hydrogel

本研究开发了一种新型复合纸基电化学aptasensor，通过双信号放大策略显著提升黄曲霉毒素AFB1检测灵敏度。采用水合肼和环氧大豆油合成的动态聚合物增强电极亲水性和机械柔韧性，结合Cu-MOF高比表面积和CS-PAM三维多孔网络结构实现双重放大。在最佳条件下，检测限达0.0003 ng/mL，线性范围0.001-100 ng/mL，且实际花生样本检测回收率稳定（98.03%-102.84%）。

　　近年来，黄曲霉毒素B1（AFB1）污染问题在食品安全领域备受关注，尤其是在谷物产品中，其强致癌性使其成为公众健康的重要威胁。花生作为易受AFB1污染的作物，在收获、储存和运输过程中尤其容易受到污染，这凸显了开发快速、可靠检测方法的迫切需求。尽管传统的检测技术如高效液相色谱（HPLC）、光学生物传感器和质谱分析等具有高灵敏度，但其依赖昂贵的设备和专业人员，限制了其在野外检测中的应用。因此，迫切需要开发低成本、便携且高灵敏度的检测工具。

电化学检测方法因其快速响应、便携性、高灵敏度和成本效益，在生物传感领域占据重要地位。近年来，电化学适配体传感器因其结合了适配体的高特异性和亲和力，以及电化学平台的高效信号转换能力，受到越来越多的关注。这些传感器不仅在选择性方面优于基于抗体的系统，还具备良好的重复性和稳定性。同时，新的发展趋势强调在纸张或其他基底上构建电极，并结合适配体、功能水凝胶和金属有机框架材料（MOFs）等，以确保稳定的信号输出，提高有效表面积，促进电荷转移，并增强信号放大，从而实现对毒素、病原体等有害分析物的超灵敏检测。

纸张作为电化学传感器的基底材料具有显著优势，包括成本低、可弯曲、可生物降解以及与大规模制造技术如丝网印刷的兼容性。然而，纸张的多孔性和亲水性在潮湿或高湿度环境下会对电化学性能的稳定性造成挑战。为了克服这些问题，通常采用表面修饰和封装策略来创建疏水屏障，防止液体引起的短路并提高墨水的附着能力。其中，蜡印刷因其简便性和易操作性而被广泛应用。然而，基于蜡的屏障也存在一些明显的缺陷，包括热稳定性差、机械强度低以及在弯曲或墨水固化过程中容易变形，这些因素都会影响设备的可靠性和性能。为此，本研究引入了一种由衣康酸和环氧大豆油合成的羟基脂动态聚合物，通过溶液浸渍的方式赋予纤维素纸张优异的疏水性和机械柔性，从而显著提升电极的水阻性和对复杂检测环境的适应能力。

此外，水凝胶与MOFs的复合体系因其独特的协同效应，在传感、催化、药物输送和环境监测等领域受到广泛关注。水凝胶的三维网络结构赋予其良好的柔韧性、离子导电性和生物相容性，而MOFs则因其高比表面积、可调孔结构和丰富的活性位点，能够高效吸附目标分子并增强电子转移效率。这两种材料的结合不仅通过物理或化学交联实现了互补的材料特性，还为功能性界面的设计提供了新的途径。因此，本研究采用了具有三维多孔网络结构的CS-PAM水凝胶与高比表面积的Cu-MOF相结合的方式，作为功能性界面的构建工具。

本研究开发了一种基于双信号放大策略的复合纸基电化学适配体传感器，用于对花生中的AFB1进行高灵敏度和特异性检测。通过将羟基脂动态聚合物作为基底材料，该传感器在微观结构、界面疏水性和电化学稳定性等方面进行了系统分析，以验证其作为便携式电化学传感平台的可行性。该传感器的构建不仅提高了检测的灵敏度，还确保了在复杂环境下的稳定性和实用性。在优化条件下，该传感器对AFB1的检测限达到了0.0003 ng/mL，线性检测范围覆盖了0.001 ng/mL至100 ng/mL。使用不同浓度AFB1污染的花生作为实际检测样品，构建的传感器在污染浓度范围内表现出98.03%至102.84%的回收率（n=3），证明了其在实际应用中的可靠性和有效性。

本研究通过多种表征和电化学技术对所制备材料的形态、元素组成和化学状态进行了深入分析，并探讨了传感器的双信号放大机制。通过引入动态封装的聚合物基底，该传感器展现出优异的水阻性和对复杂检测环境的适应能力，从而显著提升了其在实际应用中的性能。同时，该研究提出的复合纸基电化学适配体传感器为纸基传感器的进一步研究和应用提供了新的思路和策略，具有重要的科学价值和实际应用前景。