一种裸眼和荧光双通道快速检测Hg2+的探针及其多种应用(英文)

设计并合成了一种在二甲基亚砜(DMSO)/磷酸缓冲溶液(PBS)(V∶V=5∶5,pH=10.17)中识别Hg²⁺的荧光探针HMI-Hg²⁺.HMI-Hg²⁺通过荧光信号增强识别Hg²⁺,并且溶液颜色在几秒钟内发生改变.光谱实验证实了该探针对Hg²⁺具有高选择性和高灵敏度,检测限为0.22μmol/L.HMI-Hg²⁺在水样和海鲜样品(鱼、虾和扇贝)中具有出色的检测效果.此外,HMI-Hg²⁺可用于在MCF-7细胞中对Hg²⁺进行成像,并具有线粒体靶向能力.     

一种基于二氰基异佛尔酮的近红外汞离子荧光探针的合成与应用

以二氰基异佛尔酮和4-二乙氨基水杨醛为原料,通过两步反应合成了一种具有近红外发射(675 nm)的荧光探针SAM-S,并对其结构进行了表征。此探针在甲醇/4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)(1∶1,V/V,pH=7.4)溶液中表现出弱荧光,加入Hg²⁺后荧光显著增强,基于此建立了检测Hg²⁺的新方法。本方法具有选择性好、抗干扰能力强、检出限低(0.49μmol/L)等优点。采用此探针检测湖水和自来水中Hg²⁺的含量,加标回收率在99.9%～104.8%之间。探针SAM-S可制作成荧光墨水,有望用于商标包装;由于SAM-S的毒性较低,因此可用于活细胞中Hg²⁺的荧光成像。     

一种基于苯并噁唑类的可视化检测汞离子的荧光探针

设计合成了一种用于检测Hg²⁺的苯并噁唑类荧光探针4-(苯并[d]噁唑-2-基)-2-((二(2-(乙巯基)乙基)氨基)甲基)苯酚(ZY1), 用质谱、核磁氢谱和X射线单晶衍射等方法对其进行了结构表征, 并考察了其光谱性能. 研究结果表明, ZY1对Hg²⁺有较高的选择性和灵敏度, 它们之间的结合比为1:1, 共存离子及pH值(3.0～9.0)对其测定影响小. ZY1能够可视化检测Hg²⁺, 并在HeLa活细胞中实现了汞离子的成像, 这对检测生物体内的Hg²⁺将具有潜在的应用价值.     

高选择性快速识别汞(Ⅱ)离子的磺酰腙型探针的合成及在吸附中的应用

以苯磺酰肼和1-芘甲醛为原料,设计合成了一种结构简单的可快速识别汞(Ⅱ)离子(Hg²⁺)的磺酰腙型荧光探针(Z)-N’-(芘-1-基亚甲基)苯磺酰腙(BSB),并通过氢核磁共振波谱仪(¹H NMR)对其结构进行了表征。BSB对Hg²⁺展示出高选择性、专一性和快速响应性,检测限为2.07×10^-7mol/L,响应时间仅需15 s。通过job’s曲线,¹H NMR滴定实验和高分辨率质谱(HRMS)对响应机理进行了探究,并且BSB可以检测不同水样中的Hg²⁺。有趣的是,将BSB和聚丙烯酰胺(PAM)相掺杂制备出了对Hg²⁺具有高去除性能的新型高分子材料(PAM-BSB),去除率达到99.63%,并通过扫描电子显微镜(SEM)对PAM-BSB吸附前后的微观形貌进行了观察。     

一种三苯胺酰腙荧光探针的合成及其对Al3+的选择性识别

将4-二苯基氨基苯甲酰肼和2,4-二羟基苯甲醛结合,合成了一种新的三苯胺酰腙类荧光探针(N18),并利用核磁共振氢谱(¹H NMR)、碳谱(¹³C NMR)和质谱(MS)技术对其结构进行了表征。在二甲基亚砜(DMSO)/H₂O溶液中对N18的光学性能进行了测定。紫外-可见(UV-vis)吸收光谱和荧光发射光谱结果表明,N18对Al³⁺识别表现出高选择性和高灵敏度,并且对其他金属离子有较强的抗干扰能力。利用Job曲线和¹H NMR测得N18与Al³⁺的结合比为1∶1,通过荧光滴定得到N18对Al³⁺的检出限为4.9×10^-8mol/L,结合常数(K_a)为5.95×10⁵ L/mol。探针N18可以检测实际水样中的Al³⁺,并且可以制备成试纸用于检测Al³⁺,具有一定的应用前景。     

喹啉酮-香豆素类Hg2+比色荧光探针的合成及应用

设计合成了新型喹啉酮-香豆素类比色荧光探针7-二乙氨基-3-[3-(7-二乙氨基)香豆素基-3-氧代丙烯基]喹啉-2-酮(QCO), 用于检测水溶液中的Hg²⁺. 探针QCO对Hg²⁺表现出高选择性和强抗干扰性. 此外, Hg²⁺引起探针QCO溶液的颜色变化明显, 可裸眼识别. 比色法中, 吸收值比(A₅₀₀/A₃₈₀)与Hg²⁺浓度呈良好的线性关系, 其检出限为2.62×10^-8 mol/L. 荧光法中, 探针QCO对Hg²⁺的检出限为5.42×10^-8 mol/L. 经等摩尔变化( Job’s Plot)法、 质谱及红外光谱验证, 探针QCO与Hg²⁺形成络合比为1∶1(摩尔比)的络合物. 硅胶板实验和加标回收率实验结果表明, 探针QCO可用于检测实际水样中的Hg²⁺.     

Cr3+比色荧光探针的合成及细胞成像应用

以2,3,3-三甲基-3H-苯并[e]吲哚和对二甲氨基苯甲醛为原料, 乙醇作溶剂, 在酸性催化条件下, 通过一步反应合成了比色荧光探针B. 在EtOH/HEPES(pH=7.4)体积比为9∶1的混合体系中, 向探针B溶液中加入Cr ³⁺后, 溶液颜色由淡黄色变为紫红色, 说明探针B可以对Cr ³⁺进行裸眼识别. 紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱分析表明, 探针B对Cr ³⁺的选择性好、 灵敏度高且对EDTA有良好的接力识别. 探针B对Cr ³⁺的结合常数K_a=0.28×10 ² mol/L, 检出限为1.90×10 ^-8 mol/L, 该检出限低于世界卫生组织(WHO)规定的饮用水中Cr ³⁺的最大含量(9.60×10 ^-8 mol/L). 利用荧光发射光谱对实际水样中Cr ³⁺的浓度进行了定量检测. 探针B也可应用于对活细胞中Cr ³⁺的检测, 具有较好的应用前景和实用价值.     

基于1,8-萘酰亚胺与罗丹明B间荧光共振能量转移的高选择性Hg2+比率荧光探针

以罗丹明B与1,8-萘二甲酰亚胺反应合成了1个高选择性Hg²⁺比率荧光探针(RN). 在甲醇/乙腈/4-羟基哌嗪乙磺酸缓冲溶液(pH=7.2, 体积比8:1:1)中, RN对Hg²⁺具有比色和比率荧光双重响应. 加入Hg²⁺后, RN的紫外-可见光谱在约556 nm处产生强吸收, 溶液由浅绿色变为橙色, 其它金属离子对RN的紫外-可见光谱几乎无影响. 无Hg²⁺存在时, RN的荧光光谱在540 nm处出现萘二甲酰亚胺荧光团的特征峰; 加入Hg²⁺后, 540 nm处的发射带逐渐消失, 同时在580 nm附近产生强荧光, 荧光颜色从绿色变为橙色. 这归因于从萘酰亚胺到开环罗丹明B的荧光共振能量转移(FRET), 探针RN对Hg²⁺的比率荧光响应具有高选择性, 不受其它共存金属离子的干扰.     

基于小分子的汞离子荧光探针*

汞离子（Hg²⁺）作为一种极具生理毒性的化学物质,其检测方法在传感领域得到了广泛的研究。荧光探针由于具有高效灵敏、快速便捷检测等优点而成为Hg²⁺检测的重要手段之一。通过Hg²⁺与探针特征的结合位点作用,引起其光物理性质的变化,从而实现对Hg²⁺的高选择性识别。本文综述了近年来小分子Hg²⁺荧光探针的研究进展。文中着重总结了Hg²⁺荧光探针分子的设计原理、检测机制及应用方法;评述了这些化合物的结构和检测性能之间的关系;最后展望了Hg²⁺荧光探针的研究和发展方向。     

喹啉取代的氟硼二吡咯染料类三价铁离子荧光探针的合成与性能

设计合成了喹啉取代的氟硼二吡咯荧光探针(BHQ),并用核磁共振波谱仪(NMR)和高分辨质谱仪(HRMS)等技术手段对合成的化合物进行了表征。 结果表明,在水溶液中,探针BHQ在Fe³⁺存在下具有良好的荧光增强识别效果,对 Fe³⁺ 具有响应快、较好的灵敏度和选择性特点,而其它金属离子的存在不干扰 Fe³⁺ 的检测。 探针BHQ与Fe³⁺以摩尔比1:1的方式进行配位。 该探针在Fe³⁺的检测方面具有潜在的应用价值。     

基于席夫碱的四种Zn2+荧光探针的合成及其性能

以乙二胺与水杨醛及其衍生物为原料,构建了4种席夫碱Zn²⁺荧光探针,其结构均由¹H NMR、¹³C NMR和IR进行了表征。光谱分析实验结果表明,相比于其他探针,探针L2对Zn²⁺具有更好的选择性和灵敏度,检出限为92.15 nmol·L^-1。在0～30μmol·L^-1的浓度范围内,探针L2的荧光强度与Zn²⁺浓度可呈良好的线性关系,在紫外灯下可用肉眼观察到明显颜色变化。通过Job曲线、核磁滴定实验、密度泛函理论计算和L2-Zn²⁺配合物单晶结构对识别机理进行了研究,结果表明探针L2与Zn²⁺以物质的量之比1∶1配位。此外,探针L2还可用于检测实际水样中的Zn²⁺。     

基于菲并咪唑的ON⁃OFF⁃ON双比色荧光探针及细胞成像

设计合成了对称型菲并咪唑荧光探针PIP-ph-PIP, 并对其结构进行了表征和确认. 随着探针溶液中水体积分数的增加, 探针的聚集程度逐渐增加, 荧光强度先增强后猝灭. 荧光光谱测试结果表明, 在水相体系中探针PIP-ph-PIP能以ON-OFF-ON的方式分别对Ag⁺和SCN^-, Cu²⁺和PO³₄ ^-进行连续识别, 且连续识别效果可通过裸眼比色观察, 其中对Ag⁺识别具有超低检出限(6.1 nmol/L). 结果表明, 探针PIP-ph-PIP可应用于活体HeLa细胞中Ag⁺和Cu²⁺的定性分析及实际水样中Ag⁺和Cu²⁺的定量检测.     

三芳胺类荧光探针合成及对化妆品中Hg2+的检测

基于汞离子促进硫代缩醛脱保护作用,设计合成了一种三芳胺类荧光探针N-(1,1′-联苯-4-基)-N-(4-(双(乙基硫代)-甲基)苯基)-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(简称L),并采用核磁共振、红外光谱及高分辨质谱对其结构表征。荧光发射光谱表明,在乙腈(ACN)/4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)(V∶V=9∶1,HEPES 10mmol·L^-1,pH=7.4)缓冲溶液中,探针可实现对Hg²⁺的“turn-off”检测,检测过程具有响应时间短、离子选择性好、抗共存金属离子干扰性强等优点。在0～20μmol·L^-1范围内,Hg²⁺浓度与荧光强度呈现良好线性关系,探针对Hg²⁺检测极限低至1.57×10^-8 mol·L^-1,可实现Hg²⁺的痕量检测。将探针L应用于化妆品中Hg²⁺检测,加标回收率96.3%～101.7%,相对标准偏差0.52%～2.76%,准确度较高,具有良好的应用前景。     

用于汞离子检测和细胞成像的石墨相氮化碳量子点荧光探针

本文采用一步固相热解法，以尿素作为前体合成了石墨相氮化碳量子点(gCNQDs)．利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对g-CNQDs的粒径分布、元素组成、形貌结构和表面官能团进行表征．基于Hg²⁺淬灭g-CNQDs荧光的现象，构建可用于血样和尿样以及实际水样中Hg²⁺检测的荧光探针，在2.5～50.0μmol·L^-1范围内，Hg²⁺浓度与g-CNQDs相对荧光强度呈现良好的线性关系，检出限为1.5nmol·L^-1．在实际样品中检测Hg²⁺的加标回收率为97.17%～101.13%.g-CNQDs与Hg²⁺的相互作用机理主要为静态淬灭．该探针也被成功应用于肿瘤细胞成像．     

一种罗丹明6G类“Off-On”型Fe3+比色荧光探针

设计合成了一种基于罗丹明6G的新型比色荧光探针(RG),并通过核磁共振氢谱、碳谱和质谱进行了表征。该探针在pH=6的Tris-HCl缓冲溶液中可与Fe³⁺作用,溶液由无色变为粉红色,在530nm处产生强吸收,同时在557nm处发射强荧光。通过金属离子选择性实验,发现探针RG对Fe³⁺有高选择性;此外,探针溶液530nm的吸光度和557nm的荧光强度与Fe³⁺浓度呈良好的线性关系,检出限分别为1.26和3.87μmol/L。Job’s曲线分析表明探针分子与Fe³⁺的反应摩尔比为1∶1。此外,以乙二胺四乙酸为络合剂实现了探针分子的重复使用。该探针可用于实际水样中Fe³⁺的精准检测。     

高选择性检测Hg2+的喹啉酮衍生物荧光探针的合成及应用

设计合成了一种以喹啉酮为荧光团,具有新型结构的荧光探针（E）-N-（4-甲基-2-氧代-1,2-二氢喹啉-7-基）-3-（3-苯基-[1,2,4]三唑[3,4-b][1,3,4]噻二唑-6-基）丙烯酰胺（MNT）.研究结果表明,MNT可通过不饱和酰胺键异构化后与Hg²⁺配位,从而产生显著的荧光猝灭.1,2,4-三唑[3,4-b]-1,3,4-噻二唑缺电子的特征有助于提高猝灭效果的同时,能提供与Hg²⁺配位的杂原子.MNT探针对Hg²⁺具有高选择性、较高的量子产率和较强的抗干扰性,检测限为6.35×10^-8 mol/L,响应时间25 s.进一步研究发现,MNT在pH=4~13范围内均能特异性检测Hg²⁺.基于核磁滴定实验结果推测了该探针荧光检测Hg²⁺的机理,并由Job’s曲线确定了MNT与Hg²⁺之间的配位比为2：1.MNT在实际水样中的应用结果表明其可作为检测Hg²⁺的荧光探针.     

高选择性快速检测Hg2+的磺酰腙型探针的合成及其在吸附和HeLa细胞中的应用

以苯磺酰肼和4-二苯胺基苯甲醛为原料,通过缩合反应设计和合成了一种新型磺酰腙汞离子(Hg²⁺)探针N’-(4-(二苯氨基)亚苄基)苯磺酰腙(S1).在二甲基亚砜(DMSO)/H₂O(V∶V=7∶3,pH=7)溶液体系中,S1对Hg²⁺展示出快速响应、高选择和高荧光灵敏性.通过¹H NMR和HRMS探究了可能的机理.聚丙烯酰胺(PAM)掺杂S1(PAMS)对Hg²⁺有高的吸附性能,其去除率达到99.99%,并且在紫外灯下通过肉眼很容易区分.通过扫描电子显微镜(SEM)观察了PAMS吸附前后的微观形貌.此外,S1具有优异的生物相容性,可以极好地检测HeLa细胞中的Hg²⁺.     

一种吡啶-水杨醛类席夫碱的合成及对Zn2+的特异性识别

通过席夫碱反应将2-氨基4-甲基吡啶与4-(二乙氨基)水杨醛结合,设计并合成出一种新型的荧光探针L,该探针能特异性识别Zn²⁺。通过质谱、¹H NMR以及¹³C NMR表征其结构,并利用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱研究了探针L在CH₃OH-H₂O(V:V=8:2,Tris-HCl缓冲液,pH=7.4)中对各种离子的选择识别能力。实验结果显示,向探针L中加入Zn2+之后,溶液从无荧光变成蓝色荧光,且457 nm处出现一发射峰。Job’s plot工作曲线结果和密度泛函理论(DFT)计算表明探针L与Zn2+结合计量比为1:1。荧光滴定结果表明探针L对Zn2+的检测极限可低至2.7×10^-8 mol·L^-1,结合常数为1.32×10⁴ L·mol^-1,pH应用范围4.0～10.0。对真实水样中的Zn2+进行检测,平均回收率大于98%,RSD小于1.61%,表明探针L能够检测真实水样中的Zn2+。     

双光子荧光探针

双光子吸收是指在强光激发下,介质分子同时吸收两个光子,从基态跃迁到两倍光子能量的激发态的过程。荧光显微成像是研究活体生物的重要工具,而最通常的细胞成像方法则是使用单光子激发荧光团的单光子显微成像。近红外光源激发的双光子荧光探针克服了单光子荧光探针的光漂白与光致毒而更适于生物检测与成像,为生命科学研究提供了更为锐利的工具。双光子荧光探针的作用机理包括分子内电荷迁移(ICT)、荧光共振能量迁移(FRET)、光诱导电子迁移(PET)与基团转换(GC) 4种方式。该文综述了双光子阳离子探针(Mg²⁺, Ca²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Ag⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Na⁺, Cr³⁺)、双光子阴离子探针(F^-)、pH探针、双光子葡萄糖示踪器、双光子脂筏探针、双光子巯基探针、双光子半胱氨酸探针和双光子生物标记探针,以及双光子荧光探针在生物成像方面的应用,展望了双光子荧光探针的发展趋势与应用前景。     

基于小分子的铜离子与汞离子双识别荧光探针

铜离子在不同细胞生理过程中作为催化辅助因子起着很重要的作用,但是体内铜离子浓度出现异常也会导致疾病甚至死亡。与铜离子相比,汞离子是各种重金属污染物中最普遍、最危险的一种。因此,对它们高灵敏度、高选择性检测具有非常重要的意义。荧光探针法由于具有灵敏度高、快速便捷、可视化和原位无损检测等优点而成为Cu²⁺与Hg²⁺离子重要的检测手段之一。本文总结了近几年基于小分子Cu²⁺和Hg²⁺离子双识别荧光探针的设计合成、性能及其在分析方面的研究与最新进展,并展望了此类荧光探针未来的研究与发展方向。