氧氟沙星（OFL）是一種合成氟喹諾酮類抗生素，對革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細菌均有較好的抗菌作用。然而，由于OFL的抗降解性，大量和不合理的使用會導致肌腱損傷和周圍神經病變。光電化學（PEC）傳感器具有低背景噪聲、快速響應、高靈敏度等優點，在生物分析、食品分析、環境污染物監測等領域引起了廣泛的關注。然而，僅依靠單模讀出的PEC分析平臺不可避免地會出現假陽性或假陰性信號。基于此，濟南大學魏琴教授課題組開發了光電化學-電致變色雙信號微流控芯片用于OFL的痕量分析。

圖1 傳感器的構建流程圖 首先，該研究設計了一種新穎的雙直接z型異質結BiVO?@Ni-ZnIn?S?/Bi?S?（BVZIS）作為光陽極矩陣來提供穩定的電子。光活性BVZIS復合材料中形成的雙z型結構極大地加速了電子的遷移。此外，Ni的摻雜顯著增強了ZnIn?S?的光學吸收，促進了光生載流子的分離。
其次，電致變色材料Au/PANI電沉積在光電陰極上，用于實現可視化讀出；一方面，Au/PANI具有良好的導電性，可以在不需要外部能量供應的情況下接收來自光陽極的電子。另一方面，PANI會被接收到的電子迅速還原，顏色從藍色明顯轉變為綠色。隨著OFL濃度的增加，空間位阻增大導致PEC信號和RGB green值顯著下降。
最后，微流控芯片的引入具有試劑消耗少、易于集成、結構緊湊等優點，成功實現了樣品的自動進樣和檢測。
研究人員通過EPR表征、紫外/可見漫反射光譜以及莫特-肖特基曲線詳細探討了體系的機理。根據圖2A可以得出光電陽極材料之間形成了雙z型結構。具體雙信號機制如圖2B所示。

圖2 （A）BVZIS（DMPO-?O2?）的電子自旋共振圖譜；（B）雙信號適配體傳感器可能的機理
基于上述策略，開發的傳感器能夠在0.05 pg/mL-150 ng/mL的寬范圍內實現OFL靈敏檢測，檢測限為18 fg/mL，為實現OFL的分析提供了一種有效的平臺。這一研究成果以“Dual Direct Z-Scheme Heterojunction with Stable Electron Supply to a Au/PANI Photocathode for Ultrasensitive Photoelectrochemical and Electrochromic Visualization Detection of Ofloxacin in a Microfluidic Sensing Platform”為題，近期發表在Analytical Chemistry雜志上。文章第一作者為濟南大學博士研究生吳廷廷，通訊作者為濟南大學李法瀛博士和魏琴教授。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c04740

審核編輯 ：李倩