在聚偏二氟乙烯（Parafilm）和聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl Methacrylate）上制备的微阵列，通过银纳米棱柱（Ag Nanoprisms）的形状变化实现对胺类化合物的差分比色分析

《Analytical Science Advances》：Micro-Scale Arrays Fabricated on Parafilm and Polymethyl Methacrylate Towards Differential Colorimetric Analysis of Amines via Shape Transformation of Ag Nanoprisms

银纳米棱镜作为光学探针，通过颜色变化实现肉样中多种胺类（组胺、尸胺等）的快速检测，线性范围1 μM-50 mM，检测限1 μM，无需前处理，适用于便携式分析。

　　在现代化学分析和环境监测领域，检测特定有机化合物的能力对于确保食品安全、空气质量控制以及医学诊断具有重要意义。近年来，随着对便携式、低成本、快速响应分析工具的需求不断增长，科学家们开始探索更高效且易于操作的检测方法。其中，色谱法和电化学传感器虽然在某些方面表现出色，但它们往往需要复杂的仪器、繁琐的样品预处理流程和较长的检测时间，这在一些现场应用中存在局限性。因此，开发一种简单、直观且具有高灵敏度的检测方法成为研究的重点。

为了应对这些挑战，研究人员提出了一种基于银纳米棱柱（AgNPrs）的新型微阵列传感器，能够通过颜色变化进行胺类物质的定性和定量检测。这种传感器结合了纳米材料的光学特性与微阵列的结构优势，能够在没有复杂仪器支持的情况下，实现对多种胺类物质的快速识别。通过使用银纳米棱柱作为光学探针，该方法在化学反应过程中能够产生明显的颜色变化，使得检测结果可以通过肉眼直接观察，同时也可以借助智能手机等便携设备进行数字化分析。

该研究中的传感器设计主要依赖于AgNPrs与目标胺类分子之间的化学相互作用。银纳米棱柱因其独特的形状和表面特性，能够表现出强烈的局域表面等离子体共振（LSPR）效应，从而在与胺类物质发生反应时产生可检测的颜色变化。研究中还探讨了不同胺类物质与AgNPrs之间的相互作用机制，包括配位作用、静电相互作用以及表面等离子体共振的变化。这些相互作用不仅影响了纳米棱柱的聚集行为，还导致了不同胺类物质在传感器上产生独特的颜色响应。

为了验证该传感器的有效性，研究人员使用了商业试管、基于Parafilm的微芯片（μCDs）以及基于聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的微阵列作为检测平台。这些平台均能够实现对不同胺类物质的准确识别，并且具有较低的试剂用量，使得检测过程更加经济高效。此外，该方法不需要复杂的样品预处理步骤，能够在短时间内完成检测，适用于现场快速分析的需求。通过与传统检测方法的对比，研究结果表明，该色谱传感器在检测范围、灵敏度和检测速度方面均具有显著优势。

在实际应用中，该传感器被成功应用于肉制品样品的检测。通过对肉汁的提取和分析，研究人员验证了该方法在复杂样品中的可行性。结果表明，该传感器能够在低体积样品中准确识别出目标胺类物质，并且其检测结果与传统的色谱方法高度一致。这种灵活性和高灵敏度使得该方法在食品质量控制、环境监测和医疗诊断等多个领域展现出广泛的应用前景。

此外，该研究还通过动态光散射（DLS）和Zeta电位测量等技术，进一步探讨了AgNPrs与不同胺类物质之间的相互作用机制。通过这些实验，研究人员能够量化AgNPrs在与不同胺类物质反应时的聚集行为和电荷变化，从而更深入地理解其颜色变化的原理。例如，在与组胺（HT）反应时，AgNPrs的Zeta电位显著增加，表明其与HT之间存在较强的化学相互作用。而在与乙二胺（EA）反应时，AgNPrs的粒径反而减小，说明EA可能通过某种方式稳定了纳米棱柱的结构，防止其过度聚集。

在定量分析方面，该传感器展示了良好的线性响应范围和较低的检测限（LOD）。例如，在检测组胺时，其检测范围为0.001至50 mM，且具有1 μM的检测限。这种灵敏度使得该方法能够适用于痕量胺类物质的检测。同时，不同胺类物质在传感器上表现出独特的颜色变化模式，使得该传感器具备良好的选择性。例如，当与不同浓度的组胺、腐胺（CAD）、1,4-二氨基丁烷（putrescine）、2-苯乙胺（2-PEA）、精胺（SD）和乙二胺（EA）反应时，传感器上的颜色变化呈现出显著的差异，从而实现了对不同胺类物质的区分。

研究还强调了该方法在环境友好性和成本效益方面的优势。传统的检测方法通常需要昂贵的仪器和复杂的操作流程，而基于AgNPrs的微阵列传感器则能够在低成本、便携式设备上实现高效的检测。此外，该方法能够通过简单的视觉观察或智能手机拍摄进行分析，降低了对专业设备和操作人员的依赖，提高了检测的可及性和实用性。因此，该传感器不仅适用于实验室环境，还能够广泛应用于现场检测，如食品加工厂、环境监测站或医疗机构等。

在实际应用中，该方法的灵活性和便携性使其成为一种理想的工具。例如，研究人员发现，在肉制品样品中，即使在复杂的背景干扰下，该传感器仍能够准确识别出目标胺类物质。这种能力对于食品安全检测尤为重要，因为肉类中的胺类物质往往是腐败过程中的副产物，其浓度变化可以作为评估肉类新鲜度的重要指标。因此，该传感器的应用不仅有助于提高食品安全水平，还能为食品质量控制提供新的技术手段。

从实验设计来看，该研究采用了多种分析方法，包括紫外-可见光谱（UV–Vis）分析、DLS、Zeta电位测量以及视觉检测和数字图像分析。这些方法相互补充，共同验证了传感器的性能。例如，通过UV–Vis光谱分析，研究人员能够观察到AgNPrs在与不同胺类物质反应时吸收峰的变化，从而确定其相互作用的强度和类型。而通过DLS和Zeta电位分析，他们能够量化AgNPrs的粒径变化和电荷状态，进一步支持了其与胺类物质之间的化学相互作用。

总的来说，这项研究成功开发了一种基于银纳米棱柱的微阵列传感器，能够通过颜色变化实现对多种胺类物质的快速、低成本检测。该方法不仅适用于实验室研究，还具有广阔的现场应用潜力。其核心优势在于利用了纳米材料的光学特性，结合微阵列的结构设计，使得检测过程更加直观和高效。此外，该方法在肉制品样品中的成功应用表明，其在实际检测中具有重要的实用价值。未来，随着纳米材料技术的进一步发展，此类传感器有望在更多领域得到应用，如环境监测、生物医学检测和食品安全评估等。