抗坏血酸(AA)参与机体的多种生理活动，在维持和促进人体健康方面起着重要作用。因此，高灵敏、准确的AA检测是一项有意义的研究工作。本研究首次建立了一种基于适体的电化学传感器，用于AA的超灵敏和选择性测定。通过在玻碳电极上修饰聚苯胺(PANI)和金纳米粒子(AuNPs)的复合材料，制备了配体传感器。用多种分析方法对所得电极的形貌和电化学性能进行了表征。结果表明，聚苯胺具有较好的导电性能，有利于加速电子转移。AuNPs的修饰有利于信号放大，适合作为灵敏传感AA的新平台。在最优条件下，该传感器对AA在1.0～1.0×10⁵ng/L范围内呈良好的线性关系，检出限为0.10 ng/L。该法具有良好的选择性和较高的稳定性，灵敏度较已报道的同类方法提升了2000倍以上。重要的是，该传感器成功用于实现水果、蔬菜和婴儿奶粉中AA的测定，有望成为食品领域分析的有力工具。

为了解决电化学传感器在实际样品中检测AA的灵敏度和选择性较弱的问题。本研究将聚苯胺(PANI)和金纳米颗粒(AuNPs)的复合物固定在玻碳电极表面，构建了一种检测AA的适体传感器。聚苯胺是一种很有前途的导电聚合物，具有良好的生物相容性。其丰富的氨基也为AuNPs的固定提供了活性位点。加载AuNPs后，通过Au-S键成功加载AA适配体，构成新的生物识别层。复合结构不仅将AA适配体牢固地固定在电极表面，而且凭借其良好的导电性和较大的电活性表面积，为电化学检测提供了显著的信号放大。然后，以[Fe(CN)₆]^3-/4-为氧化还原探针构建了一种新型的AA电化学适配体传感器，其检测机理如图1所示。

由于适体具有良好的亲和性和选择性，以及PANI和AuNPs复合材料优异的电化学性能，所制备的适体传感器与已报道的AA电化学传感器相比具有高选择性、高灵敏度和宽的线性范围。以往报道的电化学传感器检测AA的检出限仅为μg/L，而该传感器的检出限可低至0.10 ng/L。同时，该传感器成功地测定了水果、蔬菜和婴幼儿奶粉样品中的AA，结果与国内使用的国标分析方法(GB
5009.86-2016，高效液相色谱法)吻合良好。上述结果充分表明了该传感器在实际应用中对AA的灵敏、选择性和准确分析的潜力。

裸GCE、PANI/GCE、AuNPs/PANI/GCE、Apt/AuNPs/PANI/GCE、MCH/Apt/AuNPs/PANI/GCE和AA/MCH/Apt/AuNPs/PANI/GCE的K⁰分别为9.8×10^-5、4.7×10^-4、5.6×10^-4、7.1×10^-5、5.7×10^-5、4.1×10^-5cm/s。这些结果表明，用聚苯胺和AuNPs修饰GCE能有效促进界面间的电子传递，有利于电化学传感平台的构建。

图4裸GCE (A)、PANI/GCE (B)、AuNPs/PANI/GCE
(C)、Apt/AuNPs/PANI/GCE
(D)、MCH/Apt/AuNPs/PANI/GCE
(E)和AA/MCH/Apt/AuNPs/PANI/GCE
(F)在5.0
mM [Fe(CN)₆]^3-/4-/0.1 M KCl溶液中扫描速率为0.025-0.200
V/s时的CV图。(G)还原峰电流与不同电极扫描速率平方根的关系。(H)裸GCE (a)、PANI/GCE (b)、AuNPs/PANI/GCE
(c)、Apt/AuNPs/PANI/GCE
(d)、MCH/Apt/AuNPs/PANI/GCE
(e)和AA/MCH/Apt/AuNPs/PANI/GCE
(f)在5.0
mM [Fe(CN)₆]^3-/4-/0.1 M KCl溶液中的EIS图。插图为PANI/GCE (b)、AuNPs/PANI/GCE
(c) 的EIS图和等效电路图。

在最优条件下，用MCH/Apt/AuNPs/PANI/GCE的测定了不同浓度AA的DPV曲线。AA浓度为1.0 ~ 1.0×10⁵ng/L (5.68×10^-12~ 5.68×10^-7mol/L)下的DPV叠加曲线如图5A所示。AA浓度的增加致使MCH/Apt/AuNPs/PANI/GCE的DPV峰电流下降。图5B为ΔI与AA浓度对数的校准曲线。相关系数较好(R²= 0.9918)。线性回归方程为ΔI (μA) =(3.9494±0.1360)lgC (ng/L) +(12.289±0.4233)，LOD为0.10 ng/L
(5.68×10^-13mol/L) (LOD=3σ/S;σ为11个空白溶液峰值电流响应的标准差，S为校准曲线的斜率)。比较了MCH/Apt/AuNPs/PANI/GCE与已有AA传感器的分析性能。如表1所示，与已有的传感器相比，该传感器具有更宽的线性范围、更低的检测限和更高的灵敏度。但该适体传感器也存在制备时间长、AA与适配体结合时间长等缺点。

图5 (A)不同浓度AA (a -j): 0、1.0、10、50、1.0×10²、5.0×10²、1.0×10³、1.0×104、5.0×10⁴和1.0×10⁵ng/L时MCH/Apt/AuNPs/PANI/GCE的DPV响应图。(B) ΔI与AA浓度对数的线性关系。误差棒为三个重复实验的标准差(n =3)。

结论

设计并构建了一种检测AA的电化学适配体传感器，传感器线性范围为1.0 ~ 1.0×10⁵ng/L, LOD为0.10
ng/L。该传感器能够检测水果、蔬菜和婴幼儿奶粉样品中的AA，回收率为83.3% ~ 110.3%。与传统的AA电化学传感器相比，该传感器具有更好的分析性能，如灵敏度、线性范围和选择性。灵敏度至少比以前报道的类似方法高2000倍。所制备的适配体传感器具有良好的性能，主要归因于AA适配体良好的选择性和亲和力，以及PANI和AuNPs复合材料优异的生物相容性和电化学性能。综上所述，该传感器在AA的痕量分析中具有广阔应用潜力。

原文链接：https://doi.org/10.1039/d3ay00806a

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