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一种基于N-掺杂碳点的高灵敏硝扎 enum荧光检测方法被开发，具有低成本、快速、稳定特性，适用于法医饮料检测。
阿南雅·蒂瓦里（Ananya Tiwari）、普拉迪普·库马尔·亚达夫（Pradeep Kumar Yadav）、斯米塔·辛格（Smita Singh）、瓦尔莎·辛格（Varsha Singh）、维克拉姆·拉图尔（Vikram Rathour）、维拉伊查米·加内桑（Vellaichamy Ganesan）
印度北方邦瓦拉纳西（Varanasi）221005，巴纳拉斯印度教大学（Banaras Hindu University）科学研究所化学系
摘要
本文开发了一种成本效益高、快速且前景广阔的方法，利用N掺杂碳点（NCDs）对苯二氮卓类药物中的催眠药硝唑epam进行荧光检测。该方法满足了临床和法医应用中对可靠检测方法的需求。NCDs以柠檬酸作为碳源，三氢甲基氨基甲烷（trizma）作为氮源合成，从而增强了其荧光性能。通过光谱技术、电子显微镜和X射线衍射对合成的NCDs进行了表征，分析了它们的光学性质、元素组成和相互作用。NCDs具有均匀的粒径分布，在330纳米的激发下，其荧光峰位于405纳米。即使在潜在干扰物质存在的情况下，这些NCDs也表现出对硝唑epam的高选择性，具有两个线性校准范围（1.0–100 μM和100–250 μM），检测限（LOD）为1.5 μM。这一检测限远低于与药物辅助性侵犯事件相关的饮料中发现的硝唑epam浓度，凸显了该方法在关键法医应用中的潜力。此外，NCDs还可用于实际样品分析，并能在紫外光照射下实现现场肉眼检测。对多种实际样品的分析显示，回收率令人满意，相对标准偏差也在可接受范围内。此外，NCDs在常温条件下可稳定保存超过六个月，无沉淀形成，荧光性能保持稳定，确保了其长期使用和稳定性。
引言
硝唑epam（1,3-二氢-7-硝基-5-苯基-2H-1,4-苯二氮卓-2-酮，常被称为Mogadon）属于苯二氮卓类药物，具有抗焦虑和抗惊厥作用[1][2]。它具有强烈的记忆抑制、催眠和镇静效果，能够放松骨骼肌、缩短入睡时间、延长睡眠时间并控制肌阵挛性发作[1]。苯二氮卓类药物被广泛用于治疗失眠、恐惧症、焦虑症、恐慌障碍和创伤后应激障碍。然而，近年来硝唑epam已成为滥用药物，有越来越多的证据表明它在药物辅助性侵犯（DFSA）和其他犯罪事件中被非法使用[3][4][5][6]。这种药物常被用于在饮料中添加以使受害者失去行动能力。由于添加的硝唑epam浓度较低且饮料样品基质复杂，其定量测定具有挑战性，因此迫切需要一种能够快速、选择性地检测微量硝唑epam且灵敏度高的方法。
已有许多研究报道了硝唑epam的检测方法，包括双电极电化学检测[6][7]、高效液相色谱（HPLC）[8]、均相液-液微萃取结合差分脉冲伏安法[9]、气相色谱与质谱联用[10]、分子印迹聚合物基化学发光[11]、衍生光谱法[12]、电化液-液界面[3]、紫外-可见光谱法[13]、差分脉冲极谱[14]、差分脉冲伏安法[1]、吸附剥离伏安法[2]、流动注射荧光法[15]、使用悬挂汞滴电极的HPLC结合紫外和还原电化学识别[16]以及光谱荧光法[17]。然而，这些方法通常耗时较长、成本较高，需要复杂的样品制备过程，或者需要提取程序来检测血清或其他生物样本中的微量硝唑epam。因此，开发简单且成本效益高的传感技术以检测复杂基质中的低浓度硝唑epam至关重要。
碳点（CDs）因其易于合成、成本效益高、环保、光致发光能力强、量子产率高以及耐离子性强而受到关注。根据前体、合成方法和实验条件的不同，CDs可以具有多种官能团，表现出多样的光学性质，使其适用于检测多种目标分析物[18][19][20][21][22][23][24][25][26][27][28][29][30][31][32]。柠檬酸因其低成本和生物相容性而被广泛用作碳源，使CDs能够在蓝光到红光范围内发出光致荧光，且量子产率极高[24]。在本研究中，选择柠檬酸作为碳源，三氢甲基氨基甲烷（trizma）作为氮源，通过一锅法水热合成制备了N掺杂CDs（NCDs）。研究了NCDs的荧光性质，并将其用于硝唑epam的选择性检测。选择trizma是为了获得具有独立于激发光的荧光、均匀粒径分布和高量子产率的NCDs[24]。氮作为主要掺杂剂是因为其原子大小与碳相似，且具有独特的光电性质。氮的五个价电子显著影响NCDs的荧光行为[33]，掺氮可增加CDs的表面态缺陷，引入-COOH、-OH、-CN、-N=C-和-NH2等反应性官能团，从而提高CDs的电子性质和表面反应性，进而提高荧光量子产率[33]。
材料
三氢甲基氨基甲烷（trizma）和柠檬酸购自印度Qualigens公司。硝唑epam、阿普拉唑仑（alprazolam）和劳拉西泮（lorazepam）从印度药典委员会获得。醋酸铅购自印度巴罗达（Baroda）的Sarabhai M Chemical公司。甲醇（≥99.8%）、硝酸镉和氯化汞购自印度Merck Life Science Private Limited公司。硫酸奎宁和亚砷酸钠（≥99%）购自Sigma-Aldrich公司，氯化亚锡二水合物也来自同一公司。
NCDs的结构表征
通过TEM分析研究了制备的NCDs的尺寸和形态，确认其为准球形（图1a）。粒径分布直方图（图1b）显示NCDs的粒径为5±1纳米，分布范围在2至9纳米之间，计数60个颗粒后得出这一结果，表明NCDs的粒径一致性很高。选区电子衍射（SAED）图样（图1a插图）显示NCDs为非晶态。
结论
本文建立了一种简单的一锅法水热制备荧光NCDs的方法，所得NCDs量子产率为42%，粒径分布均匀，光学性质稳定。NCDs表现出独立于激发的荧光、优异的离子稳定性和pH稳定性，在不同化学条件下荧光性能稳定，证明了其在实际应用中的可靠性。利用这些性质，NCDs能够选择性地、灵敏地检测硝唑epam，且检测限较低。
写作过程中的人工智能和辅助技术
在撰写本文时，作者使用了ChatGPT来改进语言表达。使用该工具/服务后，作者对内容进行了必要的审阅和编辑，并对出版物的内容负全责。
CRediT作者贡献声明
阿南雅·蒂瓦里（Ananya Tiwari）：撰写初稿、可视化处理、验证、方法学设计、实验研究、数据分析、概念构建。普拉迪普·库马尔·亚达夫（Pradeep Kumar Yadav）：撰写初稿、可视化处理、验证、软件开发、方法学设计、实验研究、数据分析、概念构建。斯米塔·辛格（Smita Singh）：软件开发、方法学设计、数据分析。瓦尔莎·辛格（Varsha Singh）：可视化处理、软件开发、方法学设计、实验研究、数据分析。维克拉姆·拉图尔（Vikram Rathour）：可视化处理、验证、方法学设计、实验研究、数据分析。
伦理声明
本研究遵循赫尔辛基宣言（Declaration of Helsinki）进行。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
VG感谢ANRF/SERB（CRG/2022/003370）的新德里项目提供的财务支持。同时也非常感谢巴纳拉斯印度教大学（BHU）通过卓越研究所（IoE）提供的资助（项目编号6031、6031-B和3254）。PKY感谢BHU-IoE提供的RJP博士后奖学金。我们还要感谢科因巴托尔（Coimbatore-641046）巴拉蒂亚尔大学（Bharathiar University）化学系的M. Ilanchelian教授和...
