中央大學跨校研發綠色感測平台 錸奈米粒子具生物檢測應用潛力

(中央社訊息服務20260416 10:32:09)

中央大學電機工程學系龔存雄副教授與臺北科技大學化學工程學系鍾仁傑教授及其生物科技團隊展開跨領域合作，成功開發出一種以咖啡酸驅動的綠色合成平台。研究將錸（Re）奈米粒子嵌入自模板雙殼層錳酸鋅中空微球中，建構高靈敏度腎上腺素電化學感測器，成果刊登於國際知名期刊《ACS Sensors》。

本研究整合中央大學在電化學感測與分析，以及臺北科技大學在奈米材料設計與合成的專長，從材料製備、結構調控到感測性能驗證，建立完整研究架構。腎上腺素為重要神經傳導物質，其濃度變化與心血管疾病及壓力狀態密切相關，發展具良好靈敏度之腎上腺素電化學感測器，對臨床診斷與即時監測具有關鍵意義。

研究提出一種新穎的綠色製程，透過共沉澱與煆燒方法製備雙殼層 ZnMn₂O₄（錳酸鋅）中空微球，再於室溫條件下利用天然有機分子「咖啡酸」作為還原劑，使錸奈米粒子原位生成並均勻分布於材料表面。此方法避免傳統高污染還原劑的使用，符合綠色化學理念，同時透過中空雙殼層結構大幅提升比表面積與反應活性位點。

材料分析顯示，錸奈米粒子的導入並未破壞ZnMn₂O₄原有晶體結構，且材料呈現良好的中孔特性，有助於電子傳輸與界面反應效率提升。電化學測試結果進一步證實，相較於未修飾電極與單一 ZnMn₂O₄ 電極，Re@ZnMn₂O₄ 電極具有更高的氧化還原電流與電活性表面積，並在接近生理條件的 pH 7 環境中展現最佳感測表現。

在感測性能方面，該電極可於寬廣濃度範圍內準確檢測腎上腺素，其檢測極限（LOD）低至 0.21μM，並具備良好的線性關係與再現性。此外，在干擾測試中，對常見生物分子仍具高度選擇性。穩定性測試顯示，感測器於室溫儲存12天後仍保有約98%的初始訊號，展現優異的長期穩定性，證實其臨床應用潛力。

研究團隊指出，此技術的關鍵在於結合雙殼層中空結構與錸奈米粒子的協同效應，同時提升材料導電性、反應活性與穩定性。該成果不僅為綠色奈米材料與電化學感測整合提供新策略，也為未來發展可攜式生醫檢測與即時監測系統奠定重要基礎。