1 北京邮电大学 电子工程学院， 安全生产智能监控北京市重点实验室， 北京 100876
2 解放军总医院第三医学中心 放射诊断科， 北京 100039
实时便捷的pH检测对于环境监测和医学诊断等领域具有重要应用价值。本文通过溶胶?凝胶法制备了一种比率荧光毛细管pH传感器。该传感器以2.8?羟基芘?1，3，6?三磺酸三钠盐（8?hydroxy?pyrene?1，3，6?trisulfonate，HPTS）作为pH敏感的荧光探针，利用HPTS与十六烷基三甲基溴化铵（hexadecyl trimethyl ammonium bromide，CTAB）结合形成HPTS?IP离子对，然后将离子对分散于溶胶?凝胶中，并将其固定于毛细管内壁即制得比率荧光毛细管pH传感器。该传感器利用HPTS在双激发带下的发射强度比值实现比率荧光检测，当pH从5.0上升至8.0时，HPTS的荧光强度比率随pH值增加逐渐增强，pKa值为6.95，通过分析HPTS的比率荧光强度变化可间接监测pH波动。该传感器具有较好的pH敏感性、稳定性和可逆性，且可快速、灵活、便捷地进行实际操作，在环境保护和生物医学领域的pH监测分析方面拥有良好的应用前景。
荧光探针 光学传感器 pH检测 毛细管 比率荧光 fluorescence probe optical sensor pH detection capillary ratiometric fluorescence
炭疽杆菌是高致病性病原微生物, 引起的炭疽病在我国属于乙类传染病, 因此建立操作简便、 灵敏准确的炭疽杆菌检测方法对预防和控制炭疽传播, 维护公共卫生安全至关重要。 该研究创新性地提出以绿色材料大豆蛋白为保护剂和还原剂, 采用微波加热法合成了一种具有强烈红色荧光发射的大豆蛋白金纳米簇(SPI-AuNCs)。 采用TEM、 UV-Vis、 FL、 XPS、 FTIR等方法表征了SPI-AuNCs的成功合成和部分特殊性能。 结果表明SPI-AuNCs呈球形, 粒径大小在1.8~3.2 nm范围内, 平均粒径为2.65 nm, 在500～550 nm范围内未出现表面等离子体共振峰; SPI-AuNCs的最大激发波长为370 nm, 最大发射波长为680 nm。 SPI-AuNCs的表面官能团主要有—NH、 —COOH、 —OH、 —SH等官能团, 元素的组成主要包括C、 N、 O、 S、 Au元素。 根据Cu2+与SPI-AuNCs表面基团通过配位作用形成非荧光复合物, 使荧光猝灭; 而2,6-吡啶二羧酸(DPA)与Cu2+具有更高的亲和力, 可将Cu2+从SPI-AuNCs表面竞争下来, 使荧光恢复, 据此建立了一种荧光“关-开”策略检测DPA的新方法。 在最佳实验条件下, 荧光恢复率(ΔF/F1)与DPA的浓度在1.15～70.0 μmol·L-1范围内呈良好的线性关系, 线性方程为ΔF/F1=0.011c+0.131, 相关系数r=0.991, 方法检出限为0.34 μmol·L-1。 同时, 通过加标回收实验研究了湖水和牛奶样品中DPA, 得到加标回收率在97.3%～103.6%, 表明了该方法在环境和食品样本DPA的检测中具有很大的应用潜力, 可以为环境监测和食品安全提供方法学支持。
大豆蛋白金纳米簇 2,6-吡啶二羧酸 生物标志物 炭疽杆菌 荧光探针 Soy protein gold nanoclusters 2,6-pyridinedicarboxylic acid Biomarkers Bacillus anthrax Fluorescence probe 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1815
为克服测试时环境变化对荧光检测的影响，我们设计合成了比率型荧光探针，利用双波长的荧光发射来有效消除背景干扰。本文以邻苯二胺、四硼酸钠和1?甲基?3?烯丙基咪唑溴盐为反应前体，利用一步水热法合成了基于碳点双发射的荧光探针L?CDs，并实现了对铜离子（Cu2+）的双信号响应。L?CDs表现出荧光双发射现象，当激发波长为380 nm时，呈现出440 nm和570 nm的双发射峰。Cu2+可使探针在440 nm处的荧光发射强度减弱，同时570 nm的荧光发射峰增强。Cu2+浓度在0.04~0.244 mmol/L范围内时，与荧光比率信号（F570/F440）表现出良好的线性相关，检出限（LOD）为0.6 μmol/L。所构建的荧光探针可用于实际水样中Cu2+的检测，回收率为99.4% ~ 101.8%。
碳量子点 荧光探针 铜离子 比率探针 carbon dots fluorescence probe cupper ion ratio probe
1 中国科学院长春应用化学研究所 稀土资源利用国家重点实验室，吉林 长春 130022
2 中国科学技术大学 应用化学与工程学院，安徽 合肥 230026
3 清华大学 化学系，北京 100084
目前，荧光成像技术已成为生物医学应用中的重要工具之一，但其易受到光的穿透能力有限、组织自体荧光干扰等因素的影响。与可见光和近红外一区（NIR?Ⅰ）光相比，近红外二区（NIR?Ⅱ）荧光成像具有更深的穿透深度、更高的成像分辨率和灵敏度、更低的背景噪音和更高的信噪比，因此在脑血管成像和重大脑疾病的成像诊断方面展现出潜在的应用前景。本文主要介绍了不同类型NIR?Ⅱ荧光探针及优化其光学性能的策略。同时，总结了这些探针在脑成像方面的研究进展，并对未来临床应用所面临的问题进行了探讨。
荧光成像 近红外二区 荧光探针 脑疾病 fluorescence imaging NIR-Ⅱ fluorescence probe brain diseases
1 延安大学 化学与化工学院，延安市分析技术与检测重点实验室，陕西 延安 716000
2 中材地质工程勘查研究院有限公司，北京 100102
3 延安大学 医学院，陕西 延安 716000
以葡萄糖为碳源、对苯二胺为氮源，一步水热法合成了新型双发射荧光碳量子点（GP?CQDs），对该GP?CQDs的形貌及光谱特性进行了研究。实验发现，在单一波长λex=300 nm激发下，该GP?CQDs于348 nm和452 nm处有双发射荧光信号。将MnO4-加入GP?CQDs溶液，GP?CQDs于452 nm处的荧光信号完全猝灭，而348 nm处的信号基本不变。于上述猝灭体系中继续加入S2-，其于425 nm处产生新的荧光发射峰，相较于GP?CQDs原452 nm处的荧光信号，发射峰位置发生蓝移，且发射峰强度随S2-的浓度增加线性增强，而348 nm处的信号无增敏现象。根据该现象，以425 nm处的荧光峰为响应信号、348 nm荧光峰为参比信号，可直接构建基于S2-测定的比率荧光传感探针。实验对该探针的构建条件及分析性能进行了优化，当S2-浓度在3.1×10-8 ~ 8.0×10-6 mol/L范围内时，与348 nm和425 nm两处的荧光强度比值（I425/I348）呈现良好的线性关系，检出限为9.41×10-9 mol/L（3σ/k）。对MnO4-及S2-与GP?CQDs的作用机理进行了探讨。该方法简单、快速、灵敏度高，用于环境水样中S2-的测定，结果满意。
硫离子（S2-） 双发射荧光碳量子点 比率荧光传感器 sulfur ion dual-emission carbon quantum dots ratio fluorescence probe
1 西安文理学院历史文化旅游学院, 陕西 西安 710065
2 陕西师范大学材料科学与工程学院, 陕西 西安 710119
土质文物众多病害都与水有关, 土体多孔结构中自由水和吸附水对其病害的影响存在显著差异性, 在水分挥发过程中, 自由水易挥发, 有利于土体保持干燥, 而吸附水挥发缓慢, 是盐害和酥粉等病害的主要成因。 因此, 检测土质文物中不同形态水的挥发行为对预防土质文物盐害及酥粉病害具有积极作用。 由于自由水和吸附水存在化学上的极性差异, 而FE荧光双发射峰对极性和氢键具有敏感性, 可用于指示极性差异。 以FE作为荧光探针, 将其引入到不同吸潮时间的土质文物模拟样中, 通过在线检测样品水分挥发过程中表面荧光光谱, 根据荧光特征峰位置及变化, 揭示土样中水分的存在形态及自由水和吸附水挥发行为特征; 通过在线检测加固土样荧光光谱变化, 揭示加固对土样中不同形态水挥发行为的影响规律。 FE荧光探针拥有波段可分的双发射波峰, 激发波长在可见光区, 避开了土壤具有强吸收的紫外区, 以FE为荧光探针识别土体中水分的不同形态具有灵敏性。 同时, 在识别不同形态水基础上, 可在线检测土体中不同形态水分挥发演变过程, 这对评价土质文物加固后文物透气性能具有指导价值。
化学 荧光探针 吸附水 自由水 土质文物 Chemistry Fluorescence probe Absorption water Free water Earthen relics
1 广西科技大学 生物与化学工程学院，广西糖资源绿色加工重点实验室，广西 柳州 545006
2 蔗糖产业省部共建协同创新中心，广西 南宁 530004
采用3⁃氨丙基三乙氧基硅烷（APTEs）封端氧化锌量子点（ZnO QDs）的方式，制备了一种荧光性能稳定的水溶性Sm∶ZnO⁃NH2 QDs荧光探针。通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱仪（FT⁃IR）、纳米粒度和Zeta电位仪（DLS）、稳瞬态荧光光谱仪（PL）等对材料进行表征。最优化条件下制备的该探针在水中具有良好的荧光性能，在4 ℃下贮存10 d后其荧光强度仍保留92%。基于该探针的荧光可以直接被多巴胺（DA）选择性猝灭，建立了一种选择性检测DA含量的荧光分析新方法，在50~1 600 ng/mL浓度内，该探针呈现良好的线性关系（y=0.4639x+ 0.008530，R2=0.996 3），检出限（LOD）为1.08 ng/mL，具有较好的稳定性和重现性，并成功应用于人体尿液样品的检测，回收率为98.18%~107.84%。
Sm掺杂 ZnO-NH2 QDs 荧光探针 选择性猝灭 多巴胺 Sm doped ZnO-NH2 QDs fluorescence probe selective quenching dopamine
1 广西科技大学 生物与化学工程学院, 广西糖资源绿色加工重点实验室, 广西 柳州545006
2 蔗糖产业省部共建协同创新中心, 广西 南宁530004
采用溶胶凝胶法制备出一种荧光性能稳定的氧化锌量子点(ZnO-NH2 QDs), 并对其进行紫外-可见光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X 射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X 射线光电子能谱(XPS)、荧光(PL)表征。基于Cu2+对ZnO-NH2 QDs动态荧光猝灭且Cu2+可与邻苯二胺(OPD, 为非荧光物质)反应生成具有黄色荧光的2,3-二氨基吩嗪(DAP)的机理, 开发了一种具有特异性识别Cu2+的ZnO-NH2 QDs荧光探针以及ZnO-NH2 QDs+Cu2++OPD荧光传感系统。该探针在40~9 000 nmol/L的线性范围内检测Cu2+, 检测限(LOD)为3.93 nmol/L。在自来水中的加标回收率范围为98%~100.58%, 在柳江水中Cu2+的加标回收率范围为97.43%~101.47%。实验结果表明该探针对Cu2+有较好的选择性和准确度, 能为金属离子Cu2+的荧光快速检测提供一种新思路。
氧化锌量子点 开关式荧光探针 ZnO quantum dots switchable fluorescence probe Cu2+ Cu2+
福建医科大学孟超肝胆医院，福建 福州 350025
肿瘤是严重威胁人类健康和社会发展的重大公共卫生问题之一。针对肿瘤的治疗，外科手术切除仍是最普遍、最理想的策略。目前，外科医师在术中主要通过肉眼观察、超声等方法确定肿瘤边界、残余病灶以及微小转移病灶，然而，这些方式存在手术切缘肿瘤易残留、难以实时发现微小转移灶等问题，导致肿瘤术后复发、转移率高，严重影响病人的预后和远期生存。荧光手术导航的快速发展为解决这一问题提供了新的技术支撑。本文聚焦于荧光手术导航用荧光探针，重点对荧光手术导航系统和各类有机、无机近红外二区荧光分子探针进行系统阐述，分析其临床转化与应用面临的瓶颈问题，探讨可能的解决思路，以期为国内外相关领域的研究提供思路与参考。
生物医学 荧光手术导航 荧光探针 近红外二区 腹腔镜手术系统 分子影像探针
