La/g-C?N?/TiO?量子点的制备与表征及其对FLE诱导的降解作用的检测：一项双功能研究及其与传统中医抗肿瘤治疗应用的相关性

《Journal of the Indian Chemical Society》：Preparation and Characterization of La/g-C 3N 4/TiO 2 Quantum Dots and Their Detection of FLE-Induced Degradation: A Bifunctional Study and Its Correlation with Traditional Chinese Medicine Antitumor Therapy Applications

制备La/g-C3N4共掺杂TiO2量子点（GLT）用于检测和降解肠道肿瘤治疗中氟罗沙星（FLE）的残留问题，检测灵敏度达0.11 μg/mL，光催化降解效率显著优于纯TiO2及La/TiO2，机理涉及颗粒细化与电荷分离，且在模拟肠道环境中保持90%活性，为中医联合疗法机制研究提供技术支撑。

　　

施伟国|吴倩|王旭新|牛亚楠|陈晓怡|吕奎林

中国黑龙江省佳木斯市佳木斯大学药学院

摘要

氟罗沙星（FLE）是一种第三代氟喹诺酮类药物，广泛用于肠道肿瘤患者的感染预防，但其残留物在肠道微环境中会干扰经典中医方剂“加味槐花散（JHP）”结合“通便法（PM）”的治疗效果，因为这些残留物会扰乱肠道微生物群并与JHP的有效成分发生相互作用。为了解决这一阻碍JHP-PM在肠道肿瘤治疗中机制研究的问题，我们采用四丁基钛酸盐作为前驱体、三聚氰胺作为碳氮源，通过两步溶胶-凝胶法制备了La/g-C₃N₄掺杂的TiO₂（GLT）量子点。在检测过程中，FLE能够抑制GLT的荧光，从而实现快速测定FLE的方法。在最佳条件下，荧光淬灭信号（P₀/P）与FLE浓度在0.5–50 μg/mL范围内呈良好线性关系（相关系数r=0.997），相对标准偏差（RSD）为3.8%，检测限为0.11 μg/mL。使用JHP的有效成分（芦丁、槲皮素、黄芩素）进行的选择性测试证实了GLT在JHP-PM相关应用中的可靠性。在光催化实验中，以20 mg/L的FLE水溶液作为目标污染物，GLT介导的FLE降解遵循伪一级动力学模型（速率常数k=0.00439 min^-1，R²=0.9907），其活性显著高于纯TiO₂和La/TiO₂。这种增强效果归因于La诱导的TiO₂晶粒细化（通过XRD验证）以及g-C₃N₄促进的光生电荷分离（通过XPS和荧光寿命分析确认）。GLT在模拟肠道pH值（6.0–7.5）下保持稳定，其荧光和光催化活性损失不到90%。总之，这种双功能GLT系统不仅为FLE污染控制提供了新方法，还为深入研究JHP-PM在肠道肿瘤治疗中的机制提供了技术支持，架起了纳米材料研究与基于中医的癌症治疗之间的桥梁。

引言

氟罗沙星（FLE）是一种具有强抗菌能力和广谱抗菌效果的有机化合物，对革兰氏阳性和阴性细菌、葡萄球菌、淋球菌、厌氧菌、衣原体和支原体等均有良好抗菌作用。它吸收迅速且使用方便，因此在畜牧业和水产养殖业中得到广泛应用[1]、[2]、[3]。作为第三代氟喹诺酮类药物，FLE在动物体内的残留可能导致毒性副作用，包括皮肤发红、过敏性休克、中枢神经系统刺激和软骨组织破坏[2]、[4]。长期或不当使用FLE会在肠道微环境中留下残留物，这对基于中医的肿瘤疗法（尤其是由槐花散（JHP，由槐树、茜草和黄芩组成）与通便法（PM结合的经典中医方案）的有效性和安全性构成严重挑战[5]。这些抗菌物质也存在于水中，对公共卫生构成威胁[4]、[6]。为了安全利用和控制农产品中的FLE残留，迫切需要建立一种快速、低成本、高灵敏度和实用性的检测方法。目前主要的物理化学检测方法包括气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC）和液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）[4]、[7]。这些方法的检测精度较高，但需要专业操作人员且预处理复杂[8]，因此快速高效的检测方法变得十分必要。

JHP具有清热、凉血和解毒的功效，而通便法则能改善肠道梗阻、调节肠道微生物群并抑制肿瘤细胞增殖，二者结合形成了针对肠道肿瘤的协同治疗系统[9]。然而，FLE残留物会破坏肠道微生物群平衡（直接抵消JHP的调节作用），并诱导细菌耐药性，从而降低JHP-PM的协同治疗效果，增加肠道肿瘤患者的感染风险。此外，FLE还可能与JHP的有效成分（如芦丁和槲皮素）发生相互作用，进一步复杂化治疗过程并干扰JHP-PM的机制研究[10]。因此，建立一种快速、灵敏的FLE检测方法及其在肠道微环境中的高效降解方法，不仅是控制抗生素残留的技术需求，也是深入研究JHP-PM在肠道肿瘤治疗中机制的重要支持。

随着社会和技术的发展，日常生活和工业生产产生的大量污染物导致了严重的环境污染[11]。抗生素滥用已成为全球性问题：环境中微量抗生素可诱导微生物病原体的耐药性，最终危害人类健康[12]、[13]。在这种背景下，光催化作为一种新兴绿色技术，在太阳能电池、水分解和环境污染物降解等领域得到广泛应用[14]、[15]、[16]、[17]。在抗生素污染控制方面，复合材料的光催化性能受到了越来越多的关注；具体而言，研究人员使用20 mg/L的FLE水溶液作为目标抗生素污染物，研究了复合材料的光催化活性。

二氧化钛（TiO₂）是一种成本低廉的半导体材料，具有无毒、无害和易于合成的优点，但其较大的带隙、较差的电导率和缺乏选择性限制了其在传感器领域的应用[18]、[19]、[20]。通过材料复合等方法改进和功能化TiO₂纳米材料，可以提高其在可见光范围内的光电响应并赋予其选择性[21]。近年来，稀土金属尤其是镧（La）因其基本性质而受到广泛关注，常被用作共催化剂或掺杂剂以提升光催化剂的性能[22]，Tahir指出La掺杂还能改善材料的光学性能，抑制晶体生长，防止电荷复合，增强材料吸收光的能力，并提高电子和空穴的分离效率。g-C₃N₄是一种化学稳定性和热稳定性良好的半导体材料，由碳和氮原子组成，具有类似石墨烯的层状结构。其电子结构可调节，通过调整结构和掺杂可以调整其电子性质。g-C₃N₄的带隙为2.7 eV，在光催化、电催化和传感器等领域具有应用潜力。然而，纯g-C₃N₄存在可见光吸收不足、光生载流子分离效率低、电子导电性差和光诱导载流子复合速度快的缺点[24]、[25]。当与TiO₂结合时，g-C₃N₄能有效清除TiO₂表面积累的光生电子，产生空间分离的光生电子和空穴，从而进一步提升TiO₂的光电活性[26]。因此，La/g-C₃N₄掺杂可以有效提高TiO₂的光电转换效率和发光性能[27]，而TiO₂作为载体材料，提供了良好的电子传输路径和结构稳定性。基于La/g-C₃N₄掺杂二氧化钛量子点的荧光探针检测方法具有高灵敏度、良好选择性和快速响应等优点[28]，在生物医学领域的药物分析、临床诊断和环境监测中具有广泛的应用潜力[29]。

化学试剂

四丁基钛酸盐（Ti(OC₄H₉)₄）、硝酸镧（La(NO₃)₃、三聚氰胺、无水乙醇（C₂H₅OH）、乙酸（CH₃COOH）和FLE标准品均为分析纯。加味槐花散的有效成分（芦丁、槲皮素、黄芩素，纯度≥98%）购自国家食品药品监督管理局（NIFDC）。实验中使用的所有试剂均未进一步纯化，实验用水为蒸馏水。

准确称取5.0 mg的...

光催化材料的表征

TiO₂的晶相包括三相：纤锌矿（B）、锐钛矿（A）和金红石（R）[30]、[31]。TiO₂晶粒的生长受焙烧温度的影响，因为TiO₂催化剂的晶化过程分为三个阶段：低温下为纤锌矿相，加热后转变为锐钛矿相；温度继续升高时，TiO₂进一步转变为金红石相

结论

本研究采用溶胶-凝胶法制备了以丁基钛酸盐和三聚氰胺为原料的g-C₃N₄/La/TiO₂（GLT）量子点，实现了氟罗沙星（FLE）的荧光检测和可见光驱动的光催化降解双重功能。在FLE检测方面，GLT量子点与FLE结合时会发生荧光淬灭现象。在最佳条件下，荧光淬灭信号（P₀/P）与FLE浓度（0.5–50 μg/mL）呈良好线性关系

CRediT作者贡献声明

牛亚楠：撰写——审稿与编辑、软件处理、数据分析。施伟国：撰写——初稿撰写、方法设计、数据分析、数据管理。吴倩：撰写——审稿与编辑、方法设计、实验研究

数据获取

本研究期间生成和/或分析的数据可应要求向相应作者索取。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了黑龙江省中医药研究项目（ZHY2025-038）的支持。