Anal Chim Acta：基于Au/Sn双金属纳米簇功能化针灸针微电极的分子印迹传感器高选择性检测异丙嗪

异丙嗪（Promethazine, PMZ）是一种常用的吩噻嗪类抗组胺药，广泛用作神经镇静剂治疗精神障碍，具有抗组胺、抗精神病、镇痛、镇静和抗胆碱能特性。然而，PMZ滥用可能导致伪帕金森病、内分泌紊乱、低血压和呼吸抑制等严重副作用，且未代谢的药物可能进入环境并通过生物体富集，危害神经系统。因此，开发高选择性、高灵敏度的PMZ检测方法至关重要。现有技术如电分析、荧光、毛细管电泳和高效液相色谱法虽能实现定量分析，但存在设备昂贵、操作复杂、抗干扰性差等局限。电化学传感器凭借成本低、精度高、操作简便和响应快等优势，展现出巨大应用潜力。

为此，杭州电子科技大学刘红英教授、嘉兴大学尹争志教授、温州医科大学附属东阳医院吕忠教授合作，创新性地提出了一种基于分子印迹界面涂覆Au/Sn双金属纳米簇功能针灸针微电极的传感器。该传感器利用电化学方法在针灸针表面原位沉积Sn纳米簇和Au纳米簇，形成双金属协同效应，增强导电性和电化学活性面积。随后，以邻苯二胺为功能单体、PMZ为模板分子，通过电聚合形成分子印迹聚合物膜，洗脱模板后留下互补空腔，实现对PMZ的特异性识别和电子转移。在最优条件下，传感器对PMZ的检测线性范围为0.5-500 μM，检测限低至0.14 μM，并在人血清和环境水样中表现出高回收率（92.13%-103.66%），为PMZ的活体监测和环境检测提供了新策略。

• 微针电极创新：首次将针灸针作为微电极基底，结合双金属纳米簇（Au/Sn）功能化，形成高导电性界面，电化学活性面积达3.219×10⁻³ cm²，较裸电极提升数个数量级。

• 分子印迹协同：通过电聚合形成表面分子印迹膜，空腔与PMZ分子结构互补，实现N原子电子转移的精准识别，选择性优于传统传感器。

• 实际应用性能优异：线性范围宽（0.5-500 μM），检测限低（0.14 μM）；在10倍浓度离子干扰物（如K⁺、Cl⁻）和结构类似物（如槲皮素）存在下，信号波动<12%；在人血清和环境水样中回收率高，稳定性好。

  
  

Fig. 1. The construction of SMIP/Au/Sn/ANE and the electrochemical sensing of PMZ.

Fig. 2. SEM images of bare ANE (A), Sn/ANE (B, C), and Au/Sn/ANE (D, E). (F) EDS spectra of ANE, Sn/ANE, and Au/Sn/ANE. (G) SEM of Au/Sn/ANE for EDS analysis and EDS-SEM mapping of Au/Cu/ANE of Au, Sn, Fe, Cr, Mn and Ni.

Fig. 3. (A) CVs of various modified electrodes in 20 mM [Fe(CN)₆]^3-/4- (0.1 M KCl) solution. (B) EIS of various modified electrodes in 20 mM [Fe(CN)₆]^3-/4- (0.1 M KCl) solution. (C) A partial enlarged drawing of EIS.

Fig. 4. (A) CVs of different electrodes in PBS containing 0.5 mM PMZ. (B) CV comparison of the imprinted electrode in 0.5 mM PMZ and blank solution. (C) DPVs of different electrodes in PBS containing 0.1 mM PMZ. (D) Comparison of DPVs of the imprinted electrode in 0.1 mM PMZ and blank solution.

Fig. 5. (A) CV diagram of MIP/Au/Sn/ANE with scanning rate range from 10 mV/s to 300 mV/s in 0.5 mM PMZ solution; (B) The relationship between peak current and scanning rate.

Fig. 6. Optimization experiments of MIP/Au/Sn/ANE on (A) molar ratio of template molecule to monomer, (B) pH value of polymerization solution, (C) electro­-polymerization scan rate, (D) number of electropolymerization cycles, (E) elution time of template molecule, (F) rebinding time.

Fig. 7. (A) CV diagram of MIP/Au/Sn/ANE in 0.1 mM PMZ detection solutions with different pH values. (B) The relation curve between the response current and pH value of the test solution. (C) DPVs of MIP/Au/Sn/ANE in 0.1 mM PBS, with a concentration range of 0 μM-500 μM PMZ. (D) The relationship between peak current and concentration.

Fig. 8. (A) Current responses of MIP/Au/Sn/ANE to PBS containing 0.1 mM PMZ with 1 mM Cl⁻, K⁺, Ca²⁺, SO₄²⁻, and Na⁺ using DPV. (B) Current responses of MIP/Au/Sn/ANE to PBS containing 0.1 mM PMZ with 0.1 mM Glu, EP, UA, AA, QC and CTZ. (C) The peak currents of the six electrodes in PBS containing 0.1 mM PMZ.

Table 1. Comparison with reported electrochemical sensors within the last 10 years for detecting PMZ.

Table 2. Determination of PMZ in the human serum sample and environmental water.

本研究成功开发了一种基于分子印迹界面涂覆Au/Sn双金属纳米簇功能化针灸针微电极的传感器，实现了对PMZ的高选择性、高灵敏度检测。传感器结合了双金属纳米簇的导电增强效应和分子印迹的空腔识别特性，在复杂生物和环境样本中表现出优异性能。该工作不仅推动了微电极在电化学传感中的应用，还为活体药物监测提供了新思路，具有重要的科学和实用价值。

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