新型传感器可高效检测水中氯霉素，保障水质安全

氯霉素作为一种广谱抗生素，曾广泛用于治疗多种细菌感染，但因其严重的副作用，如骨髓抑制、肾衰竭、再生障碍性贫血等，在多数国家已被禁用。然而，它在环境中的残留仍可能对公众健康构成威胁，不仅会导致细菌产生耐药性，还可能通过食物链进入人体。因此，精准检测氯霉素至关重要。传统检测技术，如色谱法、液相色谱 - 质谱联用（LC - MS）、气相色谱 - 质谱联用（GC - MS）、高效液相色谱（HPLC）、免疫分析、金属有机框架（MOFs）和适体传感器等，虽能实现检测，但存在操作复杂、耗时久、需专业人员操作等问题。

此次研究设计的新型传感器，创新性地将海胆状二氧化锰 - 石墨相氮化碳（MnO₂​ - GCN）纳米复合材料与分子印迹聚合物（MIP）相结合。MnO ₂ - GCN 纳米复合材料具有独特的海胆状形貌，由直径约 500 - 700nm 的球状体和长约 25 - 50nm 的尖刺组成，这种结构增大了材料的比表面积，有利于提高检测性能。而分子印迹聚合物则赋予传感器高度的选择性，其制备过程基于分子印迹技术，通过在模板分子氯霉素周围自组装单体，再交联形成聚合物网络，去除模板分子后产生与氯霉素形状、大小和功能匹配的特异性结合位点。

图 1：呈现氯霉素检测传感器的设计与制备流程。

图 2：从光谱、衍射和电位方面表征MnO ₂ - GCN 的特性。

图 3：体现传感器对氯霉素的频率响应及浓度相关性。

图 4：表明传感器对氯霉素的选择性优势。

图 5：反映传感器检测氯霉素的稳定性情况。

研究人员将MnO ₂- GCN 纳米复合材料涂覆在石英晶体微天平（QCM）表面，再在其上覆盖氯霉素印迹聚合物，构建出检测氯霉素的传感器。当氯霉素与传感器表面的印迹位点结合时，会引起 QCM 固有频率下降，通过测量频率变化即可实现对氯霉素的检测。实验结果显示，该传感器性能卓越，检测限低至 11μM，相比其他已报道的传感器有显著优势。同时，它对氯霉素的选择性高达 98 - 99%，能有效区分氯霉素与结构类似的甲砜霉素、氟苯尼考和克林霉素。在稳定性测试中，该传感器在一个月内多次检测，信号稳定，质量损失仅约 5%。将其应用于实际水样检测时，加标回收率在 83 - 99% 之间，表明该传感器能有效检测实际水样中的氯霉素。

这一研究成果展现出 3D 纳米复合材料与分子印迹聚合物相结合在传感器开发中的巨大潜力，为环境污染物检测提供了新的思路和方法。后续研究将聚焦于通过实验室校准进行严格验证，进一步提高传感器检测的准确性，使其能更好地应用于实际水质监测，守护公众健康。

参考文献:

Shaheen A, Idrees F, Butt F K, et al. Synthesis and integration of sea urchin-like MnO2-GCN nanocomposite with imprinted polymers for mass-sensitive detection of chloramphenicol in water[J]. Composites Communications, 2025: 102357.