一种基于EDTA-Cu量子点的分子印迹荧光传感器，用于检测甲基苯丙胺

《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：A molecular imprinted fluorescence sensor based on EDTA-Cu quantum dots for methamphetamine recognition

本研究首次构建了基于EDTA-Cu量子点的分子印迹荧光传感器，用于冰毒检测。该传感器在53-371nM范围内呈现线性响应，检测限达20.6nM，实际样品验证显示回收率97.2%-104.4%。该平台结合量子点的高灵敏度和分子印迹的特异性，为法医调查和现场毒品筛查提供了高效便携的解决方案。

　　

严勤珠|乐旺|赵金文|张家忠|尹秦红

昆明理工大学分析测量研究中心，中国昆明650093

摘要

甲基苯丙胺（METH）是一种强效的精神刺激剂，具有很高的成瘾潜力，是全球最普遍和最常被滥用的非法物质之一。因此，开发快速、精确的甲基苯丙胺检测方法对于执法和公共卫生监测至关重要。本研究首次构建了一种基于EDTA-Cu量子点（EDTA-Cu QDs-MIP）的分子印迹荧光传感器，用于甲基苯丙胺的荧光定量分析。该传感器在53至371 nM的浓度范围内表现出线性响应，通过荧光光谱法测得的检测限（LOD）为20.6 nM。使用实际样品进行的验证证实了该传感器的高准确性，回收率在97.2%至104.4%之间。这项研究不仅扩展了量子点在化学检测中的应用范围，还为法医调查和现场非法药物筛查提供了一个强大且便携的平台。

引言

甲基苯丙胺（METH），俗称“冰毒”，是一种中枢神经系统的强效刺激剂[1]。摄入后，它会干扰大脑中的神经递质功能，抑制免疫反应并增加幻觉的可能性。除了对健康的危害外，METH还对社会造成了多方面的影响，涉及个人、家庭和社区[2,3]。因此，开发可靠且快速的甲基苯丙胺检测技术对于有效预防毒品和打击毒品相关犯罪活动至关重要。

目前的甲基苯丙胺检测方法包括多种成熟的分析技术，如比色法[4,5]、色谱法（HPLC [6,7]、GC [8,9]）、质谱法（LC-MS [10] 和 GC–MS [11]）、电化学分析[12,13]、表面增强拉曼光谱[14,15]以及酶联免疫吸附测定[16,17]。尽管这些技术在痕量水平上具有高分析准确性和灵敏度，但它们依赖于复杂的仪器设备、操作繁琐且耗时，这大大限制了其在快速现场应用中的实用性。这些限制阻碍了其在实时法医应用中的有效实施，包括安全筛查、嫌疑人样本识别和可疑人员筛查。

荧光探针由于其快速响应时间、提高的灵敏度和简单的操作方式，成为快速检测微量药物的一种非常有前景的方法。量子点（QDs）由于其尺寸可调的发射特性、高量子产率和窄带宽，特别适合用于此类探针[18]。最近，基于QDs的荧光传感器越来越多地被用于非法药物检测[[19], [20], [21]]。为了克服QDs衍生纳米传感器所固有的选择性挑战，分子印迹聚合物（MIP）技术已成为提高传感器选择性的关键方法。

分子印迹技术是一种众所周知的方法，可用于设计具有精确、模板特异性的聚合物空腔，从而产生具有高结合亲和力、结构选择性和优异化学稳定性的MIP[[22], [23], [24]]。这些特性使MIP非常适合用作选择性吸附剂、生物传感器/化学传感器中的识别元件以及用于痕量分析物的合成抗体类似物[[25], [26], [27]]。因此，将分子印迹技术与荧光传感技术相结合，提供了一种互补的方法，有效缓解了传统甲基苯丙胺检测方法的固有局限性。

本研究报道了一种独特的基于EDTA-Cu量子点的MIP（EDTA-Cu QDs-MIP）传感器的合成方法。该传感器采用表面分子印迹策略制备，包括在掺铜的EDTA量子点上形成无机MIP层。甲基苯丙胺被用作模板分子，α-甲基丙烯酸（MAA）作为功能单体，2,2′-偶氮二异丁腈（AIBN）作为引发剂，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）作为交联剂。据我们所知，这是首次专门为甲基苯丙胺检测设计的EDTA-Cu QDs-MIP传感器。所开发的平台在合成尿液样本中表现出选择性、简单性和高灵敏度的甲基苯丙胺检测性能。

部分摘录

前体和材料

铜（II）乙二胺四乙酸二钠四水合物、甲醇、冰醋酸和巴豆酸由上海阿拉丁生化科技有限公司提供。试剂EGDMA、α-甲基丙烯酸、AIBN和乙腈购自Macklin Reagent（上海Macklin生化有限公司），无需进一步纯化即可使用。认证参考物质包括甲基苯丙胺（METH）、海洛因、咖啡因、盐酸可卡因、吗啡和麻黄碱

EDTA-Cu QDs-MIP的分析

使用SEM表征分析了EDTA-Cu量子点在聚合为EDTA-Cu QDs-MIP之前的内部结构。图2a–b展示了从孤立的纳米级球形EDTA-Cu量子点到在EDTA-Cu QDs-MIP中观察到的较大、聚集的球形结构的形态演变。除了SEM分析外，还使用了透射电子显微镜（TEM）来研究EDTA-Cu QDs-MIP的纳米级表面形貌和微观结构特征

结论

本研究介绍了一种用于尿液样本中快速定量甲基苯丙胺的独特纳米平台，该平台采用了表面工程化的分子印迹EDTA-Cu量子点（EDTA-Cu QDs-MIP）。由于量子限制的光致发光效应和印迹空腔赋予的分子识别特异性，该传感器表现出卓越的灵敏度。EDTA-Cu QDs-MIP对甲基苯丙胺的检测限范围为53至371 nM（R² = 0.9925，LOD = 20.6 nM）。

未引用的参考文献

[50]

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号：82260337）、公安部药物分析与反毒品技术重点实验室的开放项目（编号：YNPC-B2021004）以及云南省刑事科学技术重点实验室的开放项目（编号：YJXKKF0302）的财政支持。