Sensors Actuat B Chem：基于双功能铜配位聚多巴胺分子印迹的新型比率型电化学传感器用于氯丙嗪检测

精神分裂症是一种严重的慢性精神疾病，氯丙嗪（CPZ）作为传统的第一代抗精神病药，广泛用于治疗精神分裂症，双相情感障碍和严重的行为障碍。 但长期使用CPZ会引起严重的副作用，例如视力模糊、运动障碍和意识损伤。此外，含有CPZ的药物可以通过各种途径进入地表水，会对水生态系统造成污染。因此，从环境保护的角度来看，环境水样品中CPZ的准确检测变得越来越重要，其体内外精准检测对临床治疗与环境监管至关重要。

武汉大学曾百肇教授团队开发了一种基于铜配位聚多巴胺分子印迹（Cu-MIP） 的比率型电化学传感器。该传感器以锌锰氧化物/碳纳米管（ZMO/MWCNTs） 为导电基底，利用多巴胺（DA）与铜离子的协同作用，首次实现聚多巴胺同时作为分子印迹层与内参比信号源，用于检测抗精神病药物氯丙嗪（CPZ）。ZMO/MWCNT复合材料用作电极修饰的底物，不仅促进了电子转移，而且还提供了大的比表面积，可结合更多的分子印迹聚合物（MIP）。与铜离子配位的多巴胺用作功能单体，通过电聚合在电极表面制备MIP膜。 在充当分子印迹聚合物的同时，多巴胺还可以充当内部参考探针，以纠正条件波动的影响并增强测量可靠性。 此外，铜离子的引入提高了印迹效率并降低了电荷转移电阻。在优化的条件下，开发的Cu-MIP/ZMO/MWCNTs/GCE传感器具有宽的线性范围（1 nM - 10μM），低的检测极限（0.42 nM）和优异的稳定性（14天保持95%信号）， 在实际样品人血清和湖水中的回收率也表现出令人满意的结果（85.0％-116.0％），为精神类药物的监测提供了新方案。

• 双功能铜配位设计：DA-Cu²⁺形成1:2配位复合物增强印迹空腔特异性，Cu²⁺降低电荷转移电阻，提升电子传输效率。

• ZMO/MWCNTs纳米复合基底：采用简单的水热法合成球形ZMO与多壁碳纳米管形成三维导电网络，Mn-O-C键可以增强材料稳定性

• 比率型信号策略：利用PDA氧化峰为内参比，CPZ峰为检测信号，可以有效消除电极尺寸差异，优于传统单信号传感器

• 临床环境双验证：在人体血清与环境水样中展现出高灵敏（检测限0.42 nM）、强抗干扰性、良好的回收率（85-116%）和优异的稳定性（14天保持95%信号）
  

图1. Cu-MIP/ZMO/MWCNTs/GCE的制备和传感原理的示意图。

图2. A-B：ZMO微球（粗糙表面）与ZMO/MWCNTs的SEM图对比，显示MWCNTs抑制ZMO团聚。C-D：HRTEM图揭示了ZMO的(112)晶面与MWCNTs的(002)晶面，证实了复合结构。E-F：Cu-MIP与Cu-NIP的SEM对比，MIP表面更粗糙（印迹空穴形成）

图3. ZMO/MWCNT复合材料对应的EDS图，表明了ZMO均匀分布在MWCNTs上，证实了ZMO/MWCNTs复合材料内导电网络的形成

图4. A. XRD图显示ZMO的尖晶石特征峰(29.2°, 32.9°, 36.3°)并且复合物中还保留了MWCNTs的(002)峰；图B-E. XPS证实Zn²⁺、Mn³⁺及Mn-O-C键的存在，进一步证实了复合材料的成功制备

图5. A.CV曲线可以看出复合材料ZMO/MWCNTs显著增强电子传输；B.EIS证明Cu-MIP的Rct低于无铜离子MIP，证明了铜离子提升导电性；C-E.不同修饰电极的DPV曲线对比，可以看出Cu-MIP传感器对CPZ具有较强的结合能力，可能是由于铜的配位功能增加了印迹位点，使Cu-MIP传感器的响应信号更好

图6. A-B 不同pH下的DPV曲线和拟合线性图，说明了参与反应的电子和质子数量相等，C.在不同扫速下CPZ的CV曲线，D-E.i_pa与v、E_pa与ln v之间的线性关系图，图F.电化学氧化机理表明了CPZ的电化学氧化可能遵循1e^-/1H⁺过程

图7. 实验条件优化。A.单体与模板的摩尔比 B.乙腈-乙酸洗脱液体积比 C.MIP洗脱前后DPV变化 D.检测溶液的pH E.聚合循环次数 F.富集时间

图8. A-B. 随着CPZ浓度增加CPZ的氧化峰电流也增加，而PDA的氧化峰相对稳定 C. 选择性（100倍干扰物无显著影响）D. 部分干扰物质的分子结构

图9. 验证比率电化学传感策略。Cu-MIP/ZMO/MWCNTs/GCE传感器的（A）重复性和（B）再现性通过PBS中的非比率和比例测定策略（pH 6.0）进行CPZ检测。具有不同直径（2 mm和3 mm）的Cu-MIP/ZMO/MWCNTs/GCE传感器的（C）非比率和（D）比率响应。

表1. 使用人血清、尿液和湖水样品作为真实的样品来评估其实用性

在这项研究中，成功地开发了一种新型的比率型电化学传感器来检测CPZ。 在传感器中，PDA既扮演内部参考探针又发挥了MIP的作用。 掺入铜离子不仅提高了印迹效率，还降低了电荷转移电阻，从而提高了检测灵敏度。得益于MIP的良好识别和参考探针的校准能力，开发的传感器具有宽的线性检测范围，低检出限和出色的抗干扰性能，这项研究为制造具有高选择性，灵敏度和稳定性的电化学传感器提供了一种有效的策略。

免责声明：原创仅代表原创编译，水平有限，仅供学术交流，如有侵权，请联系删除，文献解读如有疏漏之处，我们深表歉意。