基于碳纳米点的电化学传感器，用于灵敏检测与肺癌相关的生物标志物

《Microchemical Journal》：Electrochemical sensor based on carbon nanodots for sensitive detection of a biomarker associated with lung cancer

　　胡安·曼努埃尔·埃尔南德斯-戈麦斯 | 埃米利亚诺·马丁内斯-佩里尼亚恩 | 克里斯蒂娜·古铁雷斯-桑切斯
马德里自治大学分析化学与仪器分析系，坎托布兰科大学城，28049 马德里，西班牙

**摘要**
开发新型、可靠且无创的检测设备对于早期发现肺癌等潜伏性疾病至关重要。因此，在本研究中，我们提出了一种新的电化学传感器，用于灵敏地检测呼出气体中的庚烷——这种化合物是肺癌的生物标志物。为此，我们合成了掺锰的富氮碳纳米点，并将其电沉积在碳质丝印电极上。这种方法显著改善了传感器的电化学性能，提升了所提出方法的分析能力。该传感器的检测限为80.0纳摩尔，并且对其他可能产生干扰的化合物无响应。我们使用所开发的方法分析了真实的呼出气体冷凝物（EBC）样本。

**1. 引言**
肺癌往往在晚期才被诊断出来，因为其早期症状不明显，这使得治疗和治愈变得困难。它是全球癌症相关死亡的主要原因之一，在欧洲和美国的发病率很高，预计中国和女性中的病例数也会增加。尽管早期检测具有挑战性，但筛查计划已被证明能有效降低死亡率。据估计，到2035年中国新发肺癌病例数将达到最高水平[1]。此外，根据基于流行病学的未来预测，女性患肺癌的比例预计会上升[2]。
某些肺癌会产生作为生物标志物的物质，有助于指导治疗决策。其中一个关键的生物标志物是PD-L1，这是一种表面蛋白，其表达对制定治疗策略非常重要[3]。其他生物标志物是在特定条件下产生的非生物物质。在肺癌中，氧化应激和细胞膜过氧化会导致呼出气体中碳氢化合物的增加，生成烷烃、芳香族化合物、腈类和酮类等物质[4][5]。这些物质属于挥发性有机化合物（VOCs），其中一些在癌症患者的呼出气体中浓度较高。每种癌症都有独特的VOCs模式，分析这些模式有助于区分不同类型的癌症[6]。对于肺癌而言，庚烷、戊烷和癸烷等碳氢化合物是特定的生物标志物[7]。
庚烷作为VOCs的临床意义在于它能够反映氧化应激和脂质过氧化过程，因此可用作呼吸系统、代谢系统和心血管疾病的无创生物标志物，以及环境暴露评估的指标[8][9]。
对于不吸烟的健康患者，呼出气体中庚烷的预期含量在5至15皮摩尔之间；对于肺癌患者，这一范围为14至98皮摩尔；而对于吸烟患者，则为40至162皮摩尔。目前尚未统一呼出气体冷凝物（EBC）样本中庚烷的正常水平标准，且相关研究较少，因此通常没有关于健康或患病人群正常水平的数据。文献中关于VOCs测定的研究也非常有限[10]。用于检测和定量气态VOCs的设备通常是大型且昂贵的实验室仪器，如气相色谱-质谱联用仪（GC–MS），而现有的便携式检测器在灵敏度和选择性方面仍存在显著局限[11]。因此，开发能够检测VOCs的设备是肺医学领域的重要进展。由于缺乏用于肺癌筛查的无创检测方法，研究设计无创技术（如传感器）十分必要。正在探索新的庚烷测定方法，例如基于一维缺陷光子晶体反射率的光学方法[12]、化学电阻器[13]，当然还有传统的GC–MS方法[14][15][16]。像电化学传感器这样的即时检测设备是GC的有效替代方案，因为它们允许快速直接进行分析，且样品准备简单。此外，它们便携且成本低廉，能够实现即时诊断和实时医疗决策。已有研究表明，量子点型纳米材料[18]、氧化石墨烯[19]、石墨碳氮化物[20]以及由不同元素组成的金属氧化物（如SnO2[21]、TiO2[22]、Fe3O4[23]）可用于VOCs的测定。
碳纳米点（CNDs）可以从丰富的前体物质中轻松且可持续地合成，具备优异的电化学性能，可提升电子转移动力学和整体分析效果。我们最近合成了掺杂金属的CNDs，从而增强了其电化学性能[24][25]。因此，用另一种金属（如锰）掺杂CNDs也可能带来类似的效果。基于锰的纳米材料在各种电化学应用（包括生物传感）中表现出色[26][27]。CNDs可以很容易地功能化，附着在电极表面，形成具有更大表面积、更低工作电位以及更好电子转移和扩散特性的纳米结构传感器平台[28]。这些优势使得CNDs成为电化学传感器的理想材料，特别是用于庚烷检测。目前尚未有基于碳纳米点的庚烷传感器报道。
在本研究中，我们合成了掺锰的碳纳米点（Mn-CNDs）用于制造传感器设备。通过电沉积技术将Mn-CNDs固定在碳电极上，形成了稳定的涂层。通过检测呼出气体冷凝物（EBC）样本中的庚烷，验证了该电化学传感器的有效性。

**2. 材料与方法**
2.1. 化学试剂
L-精氨酸、3,3′-二氨基-N-甲基-二丙胺、醋酸锰、磷酸二钠（≥99%）、磷酸一钠（一水合物）（≥99%）、戊烷、2-丁酮、甲苯、丙酮、氨、硫酸钾、碳酸氢钠、氯化钙和氯化镁均购自德国达姆施塔特的Merck公司。亚硝酸钠和37%（w/w）盐酸分别购自德国塞尔泽的Riedel-de-Haen公司和西班牙巴塞罗那的Scharlau公司。所有溶液均使用Millipore Milli-Q纯化系统制备的去离子水配制。
2.2. 仪器
电化学实验使用Metrohm-Autolab公司的Vionic电位计/电流计Intello软件进行。丝印碳电极（SPCE）由DropSens-Metrohm公司提供。对电极采用碳材料，参比电极为银电极。Mn-CNDs的合成使用美国Matthews公司的CEM Discover微波系统。
紫外-可见吸收光谱和荧光光谱在含1.0厘米光路的石英池中记录，使用Shimadzu公司的PharmaSpec UV-1700系列光谱仪和Varian Cary Eclipse荧光光谱仪进行测量。
透射电子显微镜（TEM）观察使用Lacey公司的碳支撑膜和铜网格（400目，Electron Microscopy Sciences公司）。原子力显微镜（AFM）图像使用Agilent 5500显微镜和Olympus RC800PSA探针（200×200毫米）在空气中以敲击模式获取。AFM样品制备在高度有序的热解石墨（HOPG）电极上，而非丝印碳电极。为获得高质量的热解石墨基底表面，每次使用前均用胶带剥离HOPG表面。
Mn-CNDs的元素分析使用PerkinElmer 2400 CHN元素分析仪完成。
傅里叶变换红外光谱（FTIR）在Bruker IFS60v光谱仪上记录，样品为压制的KBr颗粒，波长范围为5000–500厘米?1。
电化学阻抗谱（EIS）测量在±5毫伏的正弦电位调制下进行，叠加在氧化还原探针的形式电位上。EIS实验在含有1.0×10?2摩尔铁氰化物/铁氰化物（1:1）的0.1摩尔KCl溶液中进行。
共聚焦拉曼光谱使用Bruker Senterra仪器（Bruker Optic，德国埃特林根）进行，放大倍数为50倍，激光波长为532纳米，功率为200毫瓦，使用20层样品。
呼出气体样本的收集使用美国奥斯汀的Respiratory Research, Inc. RTube?设备，按照制造商提供的协议进行。样本收集过程中保持正常呼吸，冷却套处于开启状态。唾液通过唾液引流管排出，主要呼出气体通过吸嘴导入试管。收集完成后，单向阀沿试管壁滑动，将冷凝物样本集中到试管顶部。
2.3. 程序
2.3.1. Mn-CNDs的合成
Mn-CNDs的合成在微波反应器中进行，前体包括：0.0870克L-精氨酸（0.5毫摩尔）、0.0620克醋酸锰（0.25毫摩尔）、80.60微升3,3-二氨基-N-甲基-二丙胺（0.5毫摩尔）和100微升水。反应条件为240°C、20巴压力、3分钟。随后通过0.2微米和0.1微米滤膜过滤。Mn-CNDs溶液透析一周后储存于4°C。最终Mn-CNDs的浓度为1.80毫克/毫升。
2.3.2. 传感器平台的制备
将1.80毫克/毫升的Mn-CNDs溶液在5°C下与29毫摩尔亚硝酸钠和0.5摩尔HCl共存下氮化一小时。将SPCE电极浸入该溶液中，并在室温下以100毫伏/秒的扫描速率进行40次循环伏安法（CV）扫描。
进一步在0.1摩尔磷酸盐缓冲液（pH 7.0）中，使用Mn-CNDs/SPCE电极进行-0.5至-0.9伏范围内的CV扫描，以表征电沉积电极的性能。
2.3.3. 呼出气体冷凝物样本中庚烷的检测
使用开发的电化学传感器检测人类呼出气体冷凝物样本中的庚烷生物标志物。样品无需预处理（仅稀释1:100）。样品中加入适量的庚烷。
人类呼出气体冷凝物的收集得到了志愿者的明确同意，并符合相关法律法规，同时获得了马德里自治大学研究伦理委员会的批准（参考编号：CEI-153-374）。

**3. 结果与讨论**
3.1. Mn-CNDs的合成与表征
为了评估合成的Mn-CNDs是否具有理想的电化学性能，首先评估了未经改性的SPCE，并将其与表面吸附了Mn-CNDs的改性SPCE进行了比较。结果如图S1所示：改性电极的电容电流高于未改性电极，表明其功能化正确；同时观察到在约0.4伏时开始的氧化过程，这与合成的Mn-CNDs相关。
为了获得富氮碳纳米点，使用L-精氨酸和3,3′-二氨基-N-甲基-二丙胺作为前体在微波反应器中合成Mn-CNDs，并通过醋酸锰进行掺杂（详见材料与方法部分）。对合成的Mn-CNDs进行了全面表征：
- **TEM图像**（图1A）显示Mn-CNDs为近似球形纳米颗粒，平均直径为1.6纳米，尺寸分布范围为0.5至2.5纳米（图S2）。
- **AFM分析**证实Mn-CNDs的高度为1纳米（图1B）。
- **EDX分析**（图1C）确认了Mn-CNDs中含有锰原子。
**FTIR光谱**（图1D）显示Mn-CNDs的紫外-可见吸收光谱特征，其中320纳米处的吸收带归因于共轭C––C单元的π-π*跃迁，275纳米处的吸收带与C––O的n–π*跃迁相关。
**元素分析**显示Mn-CNDs的化学组成为C：52.30%、N：16.54%、H：9.33%、O：21.83%（计算值）。这表明合成的Mn-CNDs含有较高比例的氮。

**3.2. 结果讨论**
通过对比未改性和改性SPCE的电容电流，证实Mn-CNDs的正确的功能化。Mn-CNDs的紫外-可见光谱显示320纳米处的吸收带，与碳核的π-π*跃迁相关；而未掺锰的CNDs在相同条件下未出现该吸收带，表明该吸收带与Mn2+和Mn3+的电荷转移跃迁有关[29][30]。证实了Mn-CNDs中存在锰元素。荧光发射光谱如图1E所示，在305纳米激发下，348纳米处观察到一个宽的发射峰，表明Mn-CNDs具有荧光性。此外，还可以观察到Mn-CNDs溶液在紫外灯照射下的荧光情况（图1E的插图），与在自然光下的荧光情况进行了比较。为了确定Mn-CNDs中存在的官能团，分析了Mn-CNDs及其前体的傅里叶变换红外（FTIR）光谱（图1E）。Mn-CNDs的光谱与其前体的光谱不同。红外光谱在300–650厘米^-1的远红范围内显示出一些特征带，这与MnO(I)和MnO(II)等物质相符[31]。这一结果表明，Mn-CNDs中的锰与氧形成了配位结构。同时，还可以观察到OH和NH2的特征伸缩带，例如位于3433厘米^-1处的宽带；2950和3200厘米^-1处的带则来源于与sp2和sp3碳原子相关的CH键的伸缩振动。CO键的伸缩振动出现在1715厘米^-1处。在1400厘米^-1处观察到一个与CN键相关的带，而1507厘米^-1处的带与NH键相关。这些结果进一步证实了CNDs结构中氮含量较高。

在不同pH值下测得的ζ电位值（图S3）主要表明Mn-CNDs表面带有负电荷，可能是以羧酸根的形式存在。

3.2 传感平台的开发
将Mn-CNDs/SPCE通过电沉积（electrografting）到碳电极上，以获得稳定的共价涂层，用于构建传感平台。因此，设计的碳纳米点富含氮，并具有可以电沉积到碳电极上的氨基团，从而在这些导电表面上实现共价固定。图S4展示了Mn-CNDs在SPCE表面电沉积过程中的循环伏安图。观察到在第一次扫描时，在-0.7伏处出现了一个还原过程，而在后续扫描中该电流逐渐减小。这种行为与电沉积在碳电极表面的芳基重氮基团的还原过程相符，这是电沉积过程的典型特征[32],[33]。

为了增加电极的比表面积并放大电化学响应，对电沉积过程进行了优化。选择的关键参数包括重氮化时间和电沉积过程中施加的循环次数（图S5A和S5B）。最终确定的最佳参数是重氮化时间为60分钟和40次扫描。由于更高参数下的实验结果并未显示出更大的电化学响应，但传感器表面的制备时间显著增加，因此做出了这种折中。

基于这一结果，可以确认Mn-CNDs结构中存在芳香胺。

为了确认Mn-CNDs是否成功电沉积到碳电极表面，并研究所得纳米结构的形态，对表面进行了原子力显微镜（AFM）表征。图2显示了电沉积Mn-CNDs后的HOPG表面。AFM地形图像表明，表面被纳米材料形成的薄膜覆盖，这些纳米材料在表面上呈现出球形且几乎均匀的排列。表面随机分布着Mn-CNDs，但仍有一些未覆盖的HOPG区域，表明涂层不完全。观察到一些纳米点聚集在一起，形成了类似珍珠项链的更高层次的纳米结构，这表明电沉积过程是通过不同纳米点之间的侧向相互作用发生的[34]。地形剖面显示，这些颗粒的高度约为4纳米，在整个表面上高度较为均匀，表明形成了多层碳纳米点，因为未电沉积的吸附碳纳米点的高度约为1纳米。为了进一步研究这一过程，并观察使用比最佳参数多10次循环后形成的表面，评估了电沉积了Mn-CNDs的HOPG表面（图S6）。所得表面与之前的相似，显示出与Mn-CND电沉积相关的随机分布的球形结构以及未改性的区域。然而，地形剖面显示的高度更大，表明随着施加电位循环次数的增加，电沉积的纳米材料高度也在增加。这可能是由于Mn-CNDs的堆叠造成的，因为电化学生成的芳基自由基可以通过亲核取代与已经锚定在表面的芳基发生反应[35]。需要记住，单层或多层的形成可以通过氧化还原电位和应用时间来控制[36]，在我们选择的最佳条件下，确实观察到了由多个Mn-CNDs组成的多层结构。此外，使用这种策略实现完全表面覆盖并不常见，因为它可能导致岛屿状结构的形成[37]，这种情况不仅出现在有机化合物的电沉积中，也出现在其他类型的碳纳米点的电沉积中，可以看到电极的暴露区域仍然保持未改性的状态[28],[38],[39]。

通过这些AFM结果，我们可以确认Mn-CNDs已成功电沉积到碳电极表面。

3.3 改性Mn-CND/SPCE的表征
一旦证明Mn-CNDs确实有效地电沉积到了碳电极上，为了了解Mn-CND/SPCE传感平台的行为，我们研究并比较了未改性碳电极和Mn-CND/SPCE的电化学性质。首先，我们在磷酸盐缓冲液中研究了它们的响应（图3A）。电沉积了Mn-CNDs的电极（紫线）的电容电流明显高于裸电极（黑线）。此外，与未改性电极相比，可以观察到与Mn-CNDs电沉积到碳电极上的不同过程相关的氧化还原峰。

图3B和S7B展示了在所有情况下考虑等效电路[R(Q[RQ])]（图S7A）所得到的Nyquist图，该电路最适合所研究的三种情况：裸碳电极（SPCE）和电沉积了Mn-CNDs/SPCE，分别进行了5次（红色）和40次（紫色）电沉积扫描，两种情况下Mn-CNDs的重氮化时间都固定为60分钟。使用[Fe(CN)6]3^-/4作为氧化还原探针，在0.1 M KCl溶液中进行了电化学阻抗谱（EIS）分析。一旦Mn-CNDs电沉积到碳表面上，电荷转移电阻（Rp）显著降低，从SPCE的538 Ω降至Mn-CNDs/SPCE的105 Ω（40次扫描）和22.6 Ω（5次扫描）。EIS分析表明，含有Mn-CNDs的纳米结构电极比未改性电极更具导电性。这些结果与其他研究者使用碳结构得到的结果一致[40]。电沉积过程中扫描次数的差异表明，较少的扫描次数可能生成了更小的纳米结构，从而增强了氧化还原探针的电子转移。另一个观察到的关键点是，等效电路不会因为新纳米结构的生成而改变，这也取决于生成纳米结构的大小；只能观察到电荷转移电阻的显著差异。所有关于等效电路模拟和拟合优度的数据都包含在图S7和表S1中。

拉曼光谱用于进一步表征电沉积了Mn-CNDs的纳米结构电极。图3C显示了SPCE和Mn-CNDs/SPCE的光谱。两种光谱都显示了1355厘米^-1和1580厘米^-1处的特征碳带，分别对应于D带和G带，以及2750厘米^-1处的G'带[41]。仅在Mn-CNDs/SPCE的光谱中出现了644厘米^-1处的带，该带与锰物种的存在相关，特别是与hausmannite相Mn3O4相关[31]。这些结果证实了电极确实被Mn-CNDs正确改性。

在确认了碳表面上电沉积了Mn-CNDs之后，我们研究了传感器平台对分析物庚烷的响应。图3D显示了庚烷在碳电极和电沉积了Mn-CNDs的电极上的响应。在差分脉冲伏安图中可以看到，两种表面上都对庚烷有响应，并且观察到了不可逆的氧化过程，但氧化发生的电位不同。Mn-CNDs在0.482伏时氧化庚烷，而SPCE在0.670伏时氧化庚烷。在Mn-CNDs/SPCE中，响应电位提前了近0.2伏，表明氧化过程更为有利。值得注意的是，当它们被电沉积时，产生的响应强度更大。

Mn-CNDs的催化行为显著改善了庚烷的氧化响应。我们提出了一个初步的庚烷电氧化机制。在低电位（约0.48伏）下，由于庚烷的CH键稳定性较高，无法直接在电极上氧化庚烷。相反，氧化可能是通过锰作为氧化还原介质间接发生的。首先，锰在电极上被电氧化。氧化后的锰物种可以形成高价的金属-氧中间体，这些中间体具有自由基或强氧化性质，这已在之前的拉曼和红外光谱研究中得到证实。这些中间体能够比直接电化学氧化更容易地激活和断裂CH键，通过自由基或氢原子转移机制进行反应。因此，庚烷的氧化不直接与电极交换电子。存在的锰物种作为催化剂和介质，降低了氧化的能垒，并将氧化剂从电极传递到基底而不被消耗。未来的工作将开发更详细和严谨的机制描述，并结合理论计算进行支持。

评估并优化了可能影响脉冲差分电化学传感器响应的主要实验变量。其中，我们研究了步骤电位和间隔时间的影响。选择的标准是在100微摩尔庚烷存在下传感器响应的最大强度（图S8）。使用12毫伏和0.2毫秒的参数获得了最大响应。这些优化的实验参数将用于传感器的开发以及下面的研究。

3.4 庚烷电化学传感器的分析性能
在评估和表征了传感平台后，研究了电化学响应与庚烷浓度之间的关系。在0.1 M磷酸盐缓冲液、pH 7.0的条件下，对不同浓度的庚烷进行了差分脉冲伏安测量（图4A）。A) 随着庚烷浓度增加（100.0 μM（红线）、50.0 μM（黑线）、25.0 μM（橙线）、10.0 μM（蓝线）、5.0 μM（绿线）、0.5 μM（粉线）和背景（灰线），Mn-CND/SPCE传感器的电化学响应变化。B) 使用该传感器在0.1 M磷酸盐缓冲液（pH 7.0）中测定庚烷的校准曲线，扫描速率为50 mV/s。插图是前四次测量的放大图。误差条是根据三次独立测量结果估算的。（关于图中颜色参考的解释，请参阅本文的网页版本。）观察到，在0.5 μM到100.0 μM的范围内，电化学信号的强度与庚烷浓度呈线性增加（R2 = 0.998）（图4B）。这一结果证实了所开发的传感器可以用于庚烷的定量分析。所提出方法的分析参数为检测限（LD）为80.0 nM，定量限（LC）为240 nM。表1显示了使用其他方法测定呼吸样本中庚烷的分析参数。本研究中开发的传感器的检测限与其他方法没有显著差异。该传感器对于所研究的分析物庚烷具有最低的检测限之一。表格还扩展了使用不同方法检测的其他挥发性有机化合物（VOCs）。可以看出，不同方法之间的检测限以及不同检测技术之间的检测限存在很大差异。最敏感的方法是由Shivam Singh及其合作者开发的[42]。需要强调的是，基于Mn-CNDs的传感器平台是一种更简单的方法，所需的设备更为经济，这在其开发中是一个优势。

表1. 其他传感器用于检测庚烷和其他感兴趣的VOCs的分析参数。

方法 | 材料 | 分析物 | 检测限（LOD） | 参考文献
---|---|---|---
电化学 | C24-TiO2 | 庚烷 | 0.3 M | [22]
电化学 | 石墨碳氮化物g-C3N4 | 庚烷 | 0.45 ppm | [20]
SPME-GC/MS | 羧酸/PDMS | 庚烷 | 10^-12 M | [43]
GC/MS | 光纤 | 庚烷 | 0.8 pmol L^-1 | [44]
HS-GC-FIDDB-1 Column | n-庚烷 | 0.04 mg/ml | [45]
热脱附GC–MS | 三床管 | 庚烷 | 0.16 ng | [46]
化学电阻 | 基于Co5的MOF微晶的3D分层Co3O4 | 甲醛 | 10 ppm | [47]
化学电阻 | 溶胶-凝胶ZnO颗粒 | 甲醇 | 2 ppm | [48]
阻抗生物传感 | Au-pOBP | 1-辛烯-3-醇 | 0.49 μM | [49]
循环伏安法 | Pt | 丙酮 | 0.1 μM | [50]
电导法 | Ppy-PANI纸电极 | 丙酮 | 29 ppm | [51]
化学电阻 | NiO–Au, CuO–Au, ZnO–Au纳米膜 | 苯 | 15 ppb | [42]
电化学阻抗（EIS） | Au-IL/DMSO | 甲醛 | 0.53 μmol | [52]
电阻法 | 甲基铵碘化铅钙钛矿 | 乙醇 | 2.45 mM | [53]
电化学 | Mn-CNDs | 庚烷 | 80.0 nM | 本研究

通过测量在1.0 mM庚烷存在下的10个连续循环，评估了所开发传感器平台的耐用性。如图S9A所示，电化学响应的强度保持稳定，但从第二次扫描开始略有下降，达到一个平台期。从庚烷传感器记录的信号保持在初始值的88%。该平台的稳定性也在50.0 μM庚烷存在下进行了23天的研究（n = 5），包括日内和日间数据结果。结果（图S9B）证实传感器响应至少在20天内是稳定的，之后才有所下降。这种轻微的下降可能是由于杂质、样品残留物、盐类或其他化合物的积累，这些物质可能会阻塞活性表面，从而影响更稳定的响应。在传感器开发过程中需要考虑的一个重要因素是样品中可能存在的可能作为干扰物的化合物的影响。因此，针对各种潜在干扰物评估了所提出传感器的选择性。研究的干扰物包括戊烷、2-丁酮、甲苯、丙酮、氨、硫酸钾、碳酸氢钠和氯化镁。在所有干扰物浓度为50.0 μM以及庚烷浓度为50.0 μM的情况下评估了传感器的选择性。如图S10所示，所有干扰物的分析精度（以统计误差（% RSD）计算）范围为1%至9%。作为潜在干扰物分析的化合物没有显示出显著的响应，从而证实了所提出方法的高选择性。作为干扰元素的芳香化合物由于其结构刚性较大、芳香环的电子稳定性以及与纳米点上Mn诱导的活性位点缺乏亲和力，可以解释为什么这些芳香VOCs在该旨在检测庚烷的传感器中不会产生显著响应。

3.5. 在呼出呼吸冷凝物样本中测定庚烷
通过使用外部校准方法，评估了所开发传感器在人类呼出呼吸冷凝物样本中测定庚烷的适用性。该方法适用于非吸烟者和吸烟者的样本。测量了添加了5.00 μM庚烷的三个样本的电化学响应。添加庚烷后的电流分别对应于5.43 μM庚烷，回收率为（108 ± 5）%（非吸烟者）和5.07 μM庚烷，回收率为（101.5 ± 3）%（吸烟者）。因此，可以得出结论，基于Mn-CNDs的电化学传感器可以直接用于人类呼出呼吸冷凝物样本中庚烷的测定，无需预先分离步骤。

4. 结论
开发了一种用于测定庚烷的电化学传感器，庚烷是一种与肺癌相关的非侵入性生物标志物。该平台基于锰掺杂碳纳米点的电化学接枝技术，显著降低了庚烷的氧化电位并提高了电流强度。这种方法代表了一种新的、简单的庚烷检测方法，能够快速获得结果。此外，这种新的检测平台为呼出呼吸冷凝物样本中庚烷的检测提供了一种新的方法。未来的研究将探索不同的换能材料，以促进pM范围内VOCs和无机气体的吸收和扩散。

CRedI 作者贡献声明：
Juan Manuel Hernández-Gómez：研究、数据分析
Emiliano Martínez-Peri?án：撰写-审稿与编辑、撰写-初稿、监督、项目管理、研究、资金获取、概念化
Cristina Gutiérrez-Sánchez：撰写-审稿与编辑、撰写-初稿、监督、项目管理、研究、资金获取、概念化