这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的详细介绍：

作者及发表信息

该研究由Rajesh Madhuvilakku和Yonggeun Hong共同完成，研究团队隶属于韩国仁济大学（Inje University）的物理治疗学院和生物健康产品研究中心（Biohealth Products Research Center, BPRC）。研究论文发表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上，发表时间为2024年8月27日。

学术背景

研究的主要科学领域是生物传感技术，特别是针对血液中氨（ammonia）的实时检测。氨是氨基酸代谢的有害副产物，血液中氨水平升高（高氨血症，hyperammonemia）与多种肝脏疾病和代谢紊乱相关，如肝炎、肝硬化、肝性脑病等。传统的氨检测方法通常涉及复杂的样品处理步骤，如碱性条件下的氨分离、蒸馏或微扩散，导致诊断和治疗延迟。因此，开发一种快速、简便的氨检测方法具有重要的临床意义。

该研究旨在开发一种基于比色法（colorimetric assay）的便携式传感器，用于实时检测全血或血浆中的氨浓度。研究利用了2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）氧化的纤维素纳米晶体（TCNC）与金纳米颗粒（AuNPs）的复合物，通过氨与羧酸基团（-COO）的相互作用或金纳米颗粒表面等离子体共振（SPR）的调控，实现了对氨的高灵敏度检测。

研究流程

研究分为以下几个主要步骤：

1. 材料制备与表征：

   • 纤维素纳米晶体（CNC）的合成：通过硫酸水解微晶纤维素（MCC）制备CNC，随后通过TEMPO氧化得到TCNC。
   • TCNC@AuNPs复合物的制备：利用Turkevich方法将AuNPs与TCNC结合，形成TCNC@AuNPs复合物。
   • 材料表征：通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）等技术对材料进行表征，确认其结构和化学性质。

2. 比色法检测氨：

   • 溶解氨的检测：利用TCNC@AuNPs与氨的相互作用，通过比色法检测溶解氨（NH₄⁺）。研究中使用了Resazurin（Alamar Blue, AB）作为比色指示剂，氨的存在导致溶液颜色变化，颜色变化与氨浓度成正比。
   • 气相氨的检测：通过气相渗透单滴微萃取（GP-SDME）技术，将溶解氨转化为气相氨（NH₃(g)），并利用TCNC@AuNPs进行检测。

3. 电化学检测氨：

   • 电化学传感器的制备：将TCNC@AuNPs沉积在丝网印刷电极（SPE）上，制备电化学传感器。
   • 氨的电化学检测：利用循环伏安法（CV）和计时电流法（CA）对气相氨进行检测，研究传感器在不同氨浓度下的电化学响应。

4. 血浆和全血中氨的检测：

   • 血浆中氨的检测：在血浆样品中加入不同浓度的氨，利用电化学传感器进行检测，验证其在实际生物样品中的应用。
   • 全血中氨的检测：通过比色法检测不同运动强度下大鼠全血中的氨浓度，研究运动对血液氨水平的影响。

主要结果

1. 材料表征：TCNC@AuNPs复合物成功制备，AuNPs的平均直径为35 nm，且均匀分布在TCNC表面。XRD和FTIR分析表明，TEMPO氧化未显著改变CNC的晶体结构，但引入了羧酸基团，增强了与氨的相互作用。

2. 比色法检测氨：TCNC@AuNPs与氨的相互作用导致溶液颜色从浅紫色变为深粉色，颜色变化与氨浓度（0.1-37 μM）呈线性关系，检测限（LOD）为0.1 μM。气相氨的检测范围为0.5-144 μM，LOD为0.19 μM。

3. 电化学检测氨：TCNC@AuNPs/SPE传感器对气相氨表现出良好的电化学响应，检测范围为0.0005-0.03 ppm，LOD为0.017 μM。传感器的响应时间短，且具有高选择性。

4. 血浆和全血中氨的检测：电化学传感器在血浆中的氨检测范围为0.05-256 μM，LOD为0.017 μM。比色法检测结果显示，高强度运动组大鼠的全血氨浓度显著高于对照组和中等强度运动组。

结论

该研究成功开发了一种基于TCNC@AuNPs复合物的便携式传感器，能够快速、灵敏地检测血液中的氨浓度。该传感器在临床诊断中具有重要的应用价值，特别是在肝功能障碍和代谢紊乱的早期诊断和监测中。通过比色法和电化学法的结合，该传感器能够在实际生物样品中实现高灵敏度和高选择性的氨检测。

研究亮点

1. 高灵敏度与宽检测范围：该传感器对溶解氨和气相氨的检测限分别达到0.1 μM和0.19 μM，且检测范围广泛，适用于临床样品。
2. 多功能检测平台：结合比色法和电化学法，该传感器能够在不同应用场景下实现氨的快速检测。
3. 便携性与实时性：该传感器设计简单，适用于现场检测，能够在短时间内提供准确的氨浓度信息。

其他有价值的内容

该研究还验证了传感器在实际生物样品中的适用性，特别是在血浆和全血中的氨检测。研究结果表明，高强度运动会导致血液氨水平显著升高，这为运动生理学的研究提供了新的工具。此外，该传感器的高选择性和低检测限使其在临床诊断中具有广泛的应用前景。

该研究为氨的实时检测提供了一种创新且高效的方法，具有重要的科学价值和临床应用潜力。