甘草（Glycyrrhiza uralensis）作为传统中药的核心药材，其活性成分甘草酸（GA）、甘草素（LG）和甘草苷（LQ）的药理协同效应对治疗炎症、癌症和神经疾病至关重要。然而，野生甘草成分受环境影响波动大，需要快速精准的质量控制方法。传统色谱技术（如HPLC、LC-MS）虽灵敏，但依赖昂贵仪器、操作繁琐，难以普及。而电化学传感器虽成本低、响应快，但由于GA电化学活性弱无法直接检测、多成分共存干扰和选择性不足等问题导致检测灵敏度和性能都比较差。

石河子大学孙世国教授团队通过DFT计算模拟不同单体与模板分子（GA、LG、LQ）的结合能引导功能单体设计，创新开发了同时检测GA、LG和LQ的比率型分子印迹电化学传感平台。针对电极尺寸波动和环境的干扰，将亚甲基蓝（MB）负载于UiO-66-NH₂，形成稳定内参比峰；同时结合氮/磷共掺杂碳纳米片（N,P-CNS）信号放大策略，首次实现GA、LG和LQ的单电极同时检测。该传感器将MB@UiO-66-NH₂作为内参比信号，以GA、LG、LQ为模板，DA-1为单体形成印迹空腔，结合N,P-CNS导电基底信号放大策略，利用分子印迹空腔特异性结合目标分子，解决了非电活性成分GA的检测难题。在甘草实际样品中，回收率达98.7%-103.8%，检测限低至6.8 nM（GA），该方法同样适用于同时检测电活性和非电动活性化合物，代表了草药质量控制的显著进步，并扩大了电化学传感器应用的可能性。

• DFT引导功能单体优化：本研究通过DFT计算模拟不同单体与模板分子（GA、LG、LQ）的结合能，结果显示，改性多巴胺衍生物DA-1与模板形成9个氢键，结合能（-108.1 kcal·mol⁻¹）显著优于原始DA（-76.4 kcal·mol⁻¹）。

• 比率型信号策略：针对电极尺寸波动和环境的干扰，将亚甲基蓝（MB）负载于UiO-66-NH₂，形成稳定内参比峰；实际测试中，比率策略将RSD从16.93%降至5.64%。

• 多模板MIP协同N,P-CNS基底：以GA、LG、LQ为模板，DA-1为单体形成印迹空腔，结合N, P-CNS导电基底信号放大策略，实现了GA、LG和LQ的单电极同时检测。

• 优异的分析性能：具有高选择性、优异的稳定性（14天后电流保留率>95%），在实际样本甘草提取物中表现出良好的回收率（98.7%-103.8%）。

图1. 传感器制备与检测原理示意图。

图2.（A）ZIF-8、（C）N-CNS、（E）N，P-CNS、（G）UiO-66-NH₂的SEM和相应的元素映射图像（B、D、F、H）。

图3. （A）N₂吸附-脱附等温线和（B）N-CNS和N,P-CN的孔径分布曲线。（C）N-CNS和N,P-CNS的XPS全谱图。（D）C 1s、（E）N 1s和（F）P 2p的N,P-CNS的高分辨XPS谱图。

图4. 吸附前后UiO-66-NH₂的FT-IR光谱，MB@UiO-66-NH₂在吸附后出现新峰，证实了MB成功负载。

表1. 不同功能单体聚合物参数的计算结果

图5. 通过DFT模拟优化了模板分子和不同功能单体的几何构型。

表2. 模板分子和不同功能单体的聚合物参数的计算结果。

图6. （A）CV曲线和（B）EIS图。(a) 裸GCE (b) N,P-CNS/GCE (c) MB@UiO-66-NH₂/N,P-CNS (d) 聚合后MIP/MB@UiO-66-NH₂/N,P-CNS (e) 洗脱后MIP/MB@UiO-66-NH₂/N,P-CNS (f) MIP/MB@UiO-66-NH₂/N,P-CNS在20μM GA、30μM LG和30μM LQ中孵育。

图7. （A）MIP/MB@UiO-66-NH₂/N,P-CNS/GCE和（B）NIP/MB@UiO-66-NH₂/N,P-CNS/GCE的DPV曲线。

图8. 实验条件优化。（A）不同功能单体;（B）负载量;（C）电聚合圈数；（D）pH值;（E）孵育时间。

图9. （A, H）DPV响应。显示线性范围0-60 μM，检测限GA 6.8 nM、LG 27 nM、LQ 21 nM；（B, C, D, I）单信号模式的校准曲线；（E, F, G, J）比率模式的校准曲线，通过对比表明了比率模式可以显著提升可靠性。

图10. （A）30μM LG和20μM LQ及（B）20μM GA的比率响应在离子和干扰物（如抗坏血酸）存在下，信号波动<3.87%。

图11. 20μM GA、40μM LG、40μM LQ和2 mM结构类似物的MIP和NIP传感器的DPV响应。

表3. 用MIP/MB@UiO-66-NH₂/N,P-CNS/GCE测定了甘草中GA、LG和LQ的回收率。

本研究通过DFT计算并设计了功能单体DA-1，结合多模板MIP与比率电化学策略，成功解决了甘草中电活性（LG/LQ）与非电活性（GA）成分同步检测的难题。N,P-CNS基底与MB@UiO-66-NH₂内参比的协同作用，使传感器兼具高灵敏（检测限nM级）、强抗干扰（回收率＞98%）和优异稳定性（14天信号衰减＜5%）。该传感器为中药多组分质量监控提供了通用方法，推动了电化学传感器在精准医疗中的应用。

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