《Journal of Electroanalytical Chemistry》：High-performance SrCr-LDH@MWCNTs electrochemical sensor for dual detection of dopamine and cabotegravir in biological and pharmaceutical matrices
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基于SrCr-LDH@MWCNTs纳米复合材料的电化学传感器用于同时检测cabotegravir和dopamine，通过优化条件实现宽线性范围（DOP：1.0–90 μM，CABO：0.1–11 μM）和低检测限（DOP：0.08 μM，CABO：0.015 μM），在药物样本和生物基质中验证其高灵敏度和稳定性。
作者：Wiem Bouali、Nevin Erk、Marwah Naser、?i?dem Aybüke ?zata、Qamar Salamat、Mustafa Soylak
土耳其安卡拉大学药学院分析化学系，邮编06560
摘要
同时测定卡博特格拉韦（CABO）和多巴胺（DOP）在临床上具有重要意义，因为监测这种抗病毒药物以及一种关键的神经递质可以提供关于治疗反应、药物相互作用和潜在神经化学效应的宝贵见解。本文报道了首个用于同时测定CABO和DOP的电化学传感器。该传感器采用了一种新型的SrCr-LDH@MWCNTs纳米复合材料作为高效的电极修饰剂。SrCr-LDH和MWCNTs的协同作用提高了电导率、电活性表面积和电荷转移能力。通过循环伏安法和电化学阻抗谱对传感器进行了表征，结果显示其电荷转移动力学显著优于裸玻璃碳电极。在优化的差分脉冲伏安条件下，SrCr-LDH@MWCNTs/GCE传感器能够在Britton–Robinson缓冲液（pH 2.0）中清晰地同时氧化DOP和CABO。该传感器具有宽的线性范围（DOP为1.0–90 μM，CABO为0.1–11 μM）和低检测限（分别为0.08 μM和0.015 μM）。该传感器已成功应用于药物样品和生物基质中，回收率在98.95–101.96%之间，RSD值低于3%。这些结果表明，SrCr-LDH@MWCNTs修饰的电极是一种灵敏、稳定且可靠的平台，适用于临床和药物检测中的CABO和DOP同时监测。
引言
卡博特格拉韦（CABO）是一种属于整合酶链转移抑制剂（INSTI）类的强效抗逆转录病毒药物，通过阻止病毒基因组整合到宿主DNA中来抑制HIV-1的复制[1]。其结构上是多替拉韦的氨基吡啶酮类似物，分子式为C19H17F2N3O5，对HIV整合酶活性位点具有高结合亲和力，并具有良好的药代动力学特性[2]。其最显著的特点之一是半衰期较长（肌肉注射后约30–40天），因此可以制成口服和长效注射制剂[3]。口服卡博特格拉韦与利匹韦林联合使用，适用于病毒学得到控制的个体，以确保耐受性或处理漏服情况；而长效注射剂已被批准作为成人和青少年HIV-1稳定抑制的完整治疗方案[4]。此外，卡博特格拉韦还被批准用于暴露前预防（PrEP），为HIV感染高风险人群提供了一种有前景的预防策略[5]。凭借其强效的抗病毒活性、长效释放特性以及在治疗和预防中的双重应用，卡博特格拉韦已成为现代HIV管理的基石[6]。
现有文献中，卡博特格拉韦通常通过高效液相色谱[7]、液相色谱-串联质谱[8]和光谱荧光法[9]等技术单独或与其他分析物联合进行定量分析。
另一方面，多巴胺（DOP）是一种重要的儿茶酚胺类神经递质，在调节多种生理功能中起核心作用，尤其是在中枢神经系统、肾脏、内分泌系统和心血管系统中[10]。它在调节神经信号传导、激素平衡、肾功能和心血管活性方面起着关键作用[11]。由于多巴胺水平的微小变化都可能引发严重的病理后果，因此其生理意义重大。异常的多巴胺传递与多种神经和精神疾病密切相关，包括帕金森病、阿尔茨海默病、亨廷顿病、精神分裂症和药物成瘾[12]。除了临床应用外，多巴胺还调节行为和认知功能，对正常的稳态和疾病进展都至关重要[13]。
据已发表的报告，多巴胺的定量分析方法包括光谱法[14]、高效液相色谱[15]、液相色谱-质谱[16]和比色法[17]。
然而，尽管这些传统技术应用广泛，但它们通常存在一些缺点，如高运营成本、需要复杂昂贵的仪器、操作繁琐以及分析时间较长。
鉴于卡博特格拉韦（CABO）和多巴胺（DOP）的临床重要性，人们非常希望能够开发出能够快速、经济高效且具有高灵敏度和选择性的分析平台。
电化学传感器因其低成本、操作简便、响应迅速和高灵敏度而成为检测药物和生物分子的强大而多功能工具[18]。它们的便携性、适合微型化以及与纳米材料的结合进一步增强了电子转移和信号放大能力，使其在各种生物医学和分析应用中非常有效[19]。
通过结合纳米材料、优化表面修饰和采用先进的电极设计，电化学传感器即使在复杂的生物基质中也能实现对药物的高精度和高选择性定量[20][21]。过去十年中，纳米材料的整合显著提高了传感器的性能，包括灵敏度、选择性和电荷转移动力学。合成方法的进步现在可以制备出尺寸、形状、表面电荷和其他物理化学性质都受精确控制的纳米材料[22]。其中，基于碳的纳米材料在电分析应用中尤为成功，因为它们具有优异的导电性和促进电化学反应中电子转移的能力[23]。
多壁碳纳米管（MWCNTs）因其出色的电导率、大表面积和化学稳定性而在电化学传感器中得到广泛应用[24]。其独特的管状结构有助于快速电子转移，提高信号灵敏度，并提供大量的活性位点用于与分析物相互作用[25]。此外，MWCNTs还具有优异的机械强度和柔韧性，能够制造出坚固耐用的电极表面。它们还可以通过各种化学基团进行功能化，或与其他纳米材料结合以改善选择性、生物相容性和电催化活性[26]。这些特性使MWCNTs在检测复杂生物和环境基质中的药物、神经递质和其他生物分子方面具有高度的多样性和有效性[27]。
层状双氢氧化物（LDHs）是一类二维纳米材料，由于其显著的电化学性质和结构多样性而受到越来越多的关注[28]。LDHs由带正电的混合金属阳离子层与羟基配位组成，提供了丰富的氧化还原活性位点和可调的化学组成，使其成为能量存储和传感应用的有希望的候选材料。其独特的层状结构不仅提供了大的表面积，还促进了离子传输，从而提高了电荷转移效率[29]。两种或更多金属离子的结合通常会产生协同效应，进一步增强了它们的电化学活性和稳定性[30][31][32]。基于锶和铬的互补性质，SrCr-LDH可能是一个有前景的候选材料，具有结构稳定性和丰富的氧化还原化学性质，适用于先进的电极应用。近年来，含锶和铬的层状双氢氧化物因其独特的物理化学特性而受到研究[30][31][32]。含锶的LDHs由于Sr2+的较大离子半径而具有更高的结构稳定性和更大的层间间距，有助于离子扩散并提高电活性位点的可及性[30]。相比之下，含铬的LDHs因Cr3+提供的氧化还原活性中心而受到电化学应用的关注[31][32]。然而，单一金属物种组成的LDHs往往表现出有限的电化学性能或结构可调性。因此，将Sr2+和Cr3+结合在单个LDH晶格中有望产生协同效应，结合结构稳健性和增强的氧化还原活性。这种协同组合为选择SrCr-LDH作为电化学传感应用的高效电极材料提供了合理的依据。
化学物质、试剂和设备
有关化学物质、试剂和设备的信息请参见补充信息（SI）部分。
SrCr-LDH@MWCNTs纳米复合材料的合成方法
SrCr-LDH@MWCNTs纳米复合材料的合成采用水热法实现。MWCNTs的功能化按照先前发表的研究[33]进行，并进行了以下修改：将0.4克MWCNTs加入含有3毫升HNO3和9毫升H2SO4的浓缩酸混合物中，体积比为1:3。
材料表征
使用FTIR、XRD、FE-SEM和SEM-EDX技术对合成的SrCr-LDH@MWCNTs纳米复合材料及其各个组分进行了全面评估，结果如图1、图2、图3和图4所示。
FTIR光谱（图1）的测量范围为4000–500 cm?1。观察到MWCNTs的特征峰位于3477和2978 cm?1，分别对应O-H和C-H的伸缩振动。
结论
本文成功开发了一种新型电化学传感器，使用SrCr-LDH@MWCNTs纳米复合材料作为电极修饰剂。氧化还原活性的SrCr-LDH与高导电性的MWCNTs的协同作用提供了稳定高效的传感界面，从而提高了灵敏度、选择性和重复性。该传感器在同时测定CABO和DOP方面表现出优异的分析性能，具有宽的线性范围和低检测限。
作者贡献声明
Wiem Bouali：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、方法学、研究、数据分析、概念化。
Nevin Erk：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、监督、方法学、研究、数据分析、概念化。
Marwah Naser：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、方法学、研究、数据分析、概念化。
?i?dem Aybüke ?zata：撰写 – 审稿与...
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本工作得到了安卡拉大学（A.ü. BAP）科学研究项目办公室的支持（项目编号：TSA-2025-3888和TSA-2025-3852）。Wiem Bouali特别感谢土耳其海外及相关社区事务部（YTB）通过博士后研究奖学金计划提供的支持。
