基于等离子体纳米粒子液膜的甲醛富集与比色传感研究

来自西班牙的研究人员评估等离子体纳米粒子（NP）液膜用于富集 / 比色传感，提升检测性能。

　　在纳米粒子介导的光学传感领域，纳米结构材料独特的光学特性被广泛应用于传感，但存在选择性不足等问题。近年来，同时利用纳米粒子对目标分析物进行富集和传感成为备受关注且具有挑战性的研究方向，胶体溶液在其中可作为接受相和光学检测的识别元件。

液相微萃取（LPME）技术能以极少的接受相消耗实现目标分析物的富集。单滴微萃取（SDME）通过将接受相微滴暴露于样品溶液进行富集，后续出现的顶空模式可用于挥发性和半挥发性分析物的富集。不过，准球形接受相微滴的表面积与体积（SA/V）比降低，限制了 SDME 中的传质效率。为解决这一问题，研究人员尝试了多种方法，如采用具有更大界面面积的细长液滴，以及基于在接受相液滴中有意形成气泡的气泡内滴微萃取（BID-SDME）技术，还有利用接受相液膜的动态液相微萃取（dynamic-LPME）技术等。然而，这些方法都存在各自的局限性，如 dynamic-LPME 需要较多采样周期和自动化采样，肥皂泡作为接受相又过于脆弱易破裂，因此寻找更优的液相配置十分必要。

甲醛是一种具有致癌、致突变性的化合物，还会引发皮肤过敏。它在环境中天然存在，也会因燃烧过程或在建筑材料、树脂制造、化妆品、纺织品、制药等行业的广泛使用而释放。欧盟已对部分消费品设定了甲醛排放限制，纺织品行业也规定了甲醛的最大允许浓度。目前，甲醛的检测方法有高效液相色谱法、气相色谱法和毛细管电泳法等，但这些方法耗时且对技术要求高。基于光学检测的分析方法因操作简单、仪器成本低而应用更广泛，其中紫外 - 可见分光光度法是常用的检测手段，但灵敏度有限。近年来，等离子体纳米粒子（NP）的高灵敏度特性被用于开发甲醛检测的纳米传感器。

在本研究中，受薄膜固相微萃取技术的启发，研究人员提出利用平面接受相液膜进行富集和传感。普通的不锈钢安全别针的圆形部分可用于形成具有较大 SA/V 比的稳定接受相液膜，便于预浓缩。研究人员以含有托伦试剂的金纳米粒子（TR-AuNPs）液膜为接受相，通过原位形成核壳双金属金 - 银纳米粒子，对甲醛进行富集和比色等离子体传感，以此验证该方法的实用性。

研究人员首先对金纳米粒子进行了紫外 - 可见分光光度法和透射电子显微镜（TEM）表征，其在约 520nm 处出现的特征性局域表面等离子共振（LSPR）带、球形形态以及 14.9±1.9nm 的粒径分布，证明了金纳米粒子的成功制备。随后，对有无甲醛存在时的 TR-AuNPs 进行了表征。

研究结果显示，与其他 LPME 方法相比，该方法的富集因子提高了 2.2 - 3.0 倍，灵敏度也有所提升。使用便携式无比色皿微量紫外 - 可见分光光度系统时，该方法的检测限为 56.7nM，重复性为 6.8%（N = 8）。该方法已成功应用于不同水样和纺织品样品中甲醛的测定。

这项研究首次评估了平面液膜用于同时富集和光学传感的可行性，为获得不同体积接受相的液膜状配置以改善传质提供了有效且简便的方法，在开发高灵敏度传感器和纳米传感器方面具有巨大潜力。