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
中南民族大学生物医学工程学院, 湖北 武汉 430074 中南民族大学认知科学国家民委重点实验室, 湖北 武汉 430074中南民族大学医学信息分析及肿瘤诊疗湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430074
碳量子点 (CQDs) , 一类具有显著荧光性能的零维碳纳米材料, 是近年来生物传感应用研究的热点材料。 铅在化妆品、 工业污染等环境的来源众多, 吸入或误食吸附在颗粒物上的铅都会造成铅中毒, 从而引发各种疾病, 因此快速检测Pb2+含量在临床医学应用中极其重要。 基于CQDs的荧光特性, 提出了一种新型蓝、 红双发射比率荧光探针用于快速检测Pb2+含量, 采用透射电子显微镜、 荧光光谱等多种手段对探针的形态结构与性质进行表征、 检测和分析, 对Pb2+响应探针的光学特性以及应用可行性等进行了深入研究。 双发射碳点通过与自身的对比标定, 有效避免外界环境的干扰, 从而提高对被测物浓度的检测效果和灵敏度。 该探针采用水相合成, 步骤简单可重复性高, 且能够在短短几秒内对Pb2+实现快速响应, 检测过程无需借助大型仪器, 仅在紫外灯辅助下便可裸眼观测到比率探针荧光从蓝色到红色的变化, 可用于即时检测。 在符合目前医学应用的Pb2+浓度范围0~0.5 mg·L-1内, 两种荧光基团之间的荧光强度比IBCDs/IRCDs与其浓度具有良好的线性关系, R2=0.987 44, 检出限为0.013 6 mg·L-1。 选取Zn2+、 Fe3+、 K+等十种金属干扰离子对探针的荧光传感性能进行研究, 分析表明该探针对Pb2+具有良好的特异选择性, 并在不同pH环境和孵育时间下测量铅响应, 研究探针的稳定性。
碳量子点 比率荧光探针 荧光猝灭 即时检测 铅离子 Carbon quantum dots Ratio fluorescent probe Fluorescence quenching Immediate detection Lead ions 光谱学与光谱分析
2023, 43(12): 3788
1 上海理工大学 材料与化学学院，上海 200093
2 上海理工大学科技发展研究院 技术转移中心，上海 200093
采用包埋法将通过二苯甲酰甲烷（DBM）和1⁃10无水邻菲啰啉（Phen）制得的稀土配合物Eu（DBM）3Phen包埋进羧基化聚苯乙烯微球中，再通过配位作用引入镧系发光中心Tb3+，获得具有双发射中心的荧光聚苯乙烯微球杂化探针Tb⁃PS@Eu（DBM）3Phen。利用SEM、TEM、FT⁃IR、XPS、UV⁃Vis、PL等表征方法对探针分子的结构和性能进行分析。研究结果表明，Tb⁃PS@Eu（DBM）3Phen具有优异的稳定性、分散性和荧光性能。此外，通过进一步研究探针分子对2，6⁃吡啶二甲酸（DPA）的荧光传感性能，发现DPA能够对Tb⁃PS@Eu（DBM）3Phen的荧光产生明显的增强效果，这可能是由于DPA和聚苯乙烯微球表面的铽离子配位，进而使配体⁃稀土之间的能量传递过程受到影响，从而造成Tb⁃PS@Eu（DBM）3Phen的荧光增强。同时，Tb⁃PS@Eu（DBM）3Phen对DPA具有较强的选择性和抗干扰能力，有望用作检测识别DPA的荧光探针。
稀土配合物 荧光微球 DPA 比率荧光传感 lanthanide complexes fluorescent microspheres DPA ratiometric fluorescent sensing
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
以碳量子点(CQDs)和铕离子(Eu3+)为荧光基团，构建比率荧光探针(CQDs/Eu3+)，用于环丙沙星(CIP)的检测。在395 nm波长激发下，CQDs/Eu3+在459 nm处存在较强的蓝色荧光峰，在616 nm处存在较弱的红色荧光峰，当CIP存在时，基于天线效应使得459 nm处的CQDS荧光强度增强。研究优化了CQDs和Eu3+比例、响应时间、稳定性等实验条件，结果表明：该比率荧光探针对CIP具有特异性识别能力，荧光强度比(F459/F616)与不同浓度CIP(0～7×10-6 mol/L)之间存在良好的线性关系，对CIP的最低检测限为0.3×10-6 mol/L，随着CIP的加入，成功用于牛奶中CIP检测。
碳量子点 铕离子 比率荧光探针 环丙沙星 carbon quantum dots europium ions ratiometric fluorescent ptobe ciprofloxacin
以碳量子点(CQDs)和铕离子(Eu3+)为荧光基团, 构建比率荧光探针(CQDs/Eu3+), 用于四环素(TC)的可视化检测。在380 nm波长激发下, CQDs/Eu3+在439 nm处存在较强的蓝色荧光峰, 在616 nm处存在较弱的红色荧光峰, 当TC存在时, 基于内滤效应439 nm处CQDs的荧光峰强度降低; 基于天线效应616 nm处Eu3+荧光强度增强。研究优化了CQDs和Eu3+比例、响应时间、稳定性等实验条件。结果表明: 该比率荧光探针对TC具有特异性识别能力, 荧光强度比(F616/F439)与不同浓度TC(0 ~50 ?倕 M)之间存在良好的线性关系, 对TC最低检测限为0.68 ?倕 M, 随着TC的加入, 比率荧光探针溶液在紫外灯下的颜色由蓝色逐渐变成红色并成功用于牛奶中TC检测, 回收率为92.5%~114.8%。还制备了TC检测试纸, 可快速用于对TC的可视化试纸检测。
碳量子点 铕离子 比率荧光探针 四环素 carbon quantum dots europium ions ratiometric fluorescent ptobe tetracyclines
华南师范大学 化学学院， 广东 广州 510006
由于离子检测中荧光信号的单向变化经常受到光漂白、光散射、光源的不稳定性等因素的影响，导致了识别系统的可靠性极大降低。因此本文设计了一种由稀土铽配位引导的纳米级复合材料(S,N-CQDs@GMP/Tb)，实验在硫、氮双掺型碳量子点基础上组装了铽离子(Tb3+) 和鸟苷单磷酸(GMP) 。材料在305 nm的激发波长激发下，能呈现出稀土离子5D4→7FJ(J=6,5,4,3) 4个跃迁信号和碳点自身蓝光发射并存的结果。汞离子的引入使得稀土的绿光减弱，碳点的蓝光增强;荧光滴定实验表明绿/蓝光比值与汞离子浓度呈线性对应关系，检测限低至7.04 nmol·L-1，线性范围10~110 nmol·L-1(R2=0.982 9)。为了解决粉末材料取用困难的问题，实验采用滤纸为基底，得到了一种简易的固相检测器件，为实现污染离子的特异性识别提供了新思路。
鸟苷单磷酸 铽离子 比率荧光探针 汞离子 guanosine monophosphate terbium ion ratio fluorescent probe mercury ion
华侨大学材料科学与工程学院, 福建 厦门 361021
在微波辅助条件下, 合成了甲醛功能化的聚乙烯亚胺(FPEI), 在激发波长为340 nm时, FPEI的荧光发射波长470 nm, 紫外灯下发蓝色荧光。 在此激发条件下, 曙红Y(Y eosin Y, EY)的荧光发射波长为540 nm, 发绿色荧光。 在酸性介质中, FPEI和 EY 通过静电作用形成FPEI/EY复合物, 导致EY 在540 nm 的荧光显著猝灭, 而FPEI本身的荧光只有微弱的降低。 当加入六偏磷酸钠(SHMP)时, SHMP、 EY与FPEI发生竞争结合, 由于SHMP与FPEI表面质子化氨基的静电作用强于EY, EY从FPEI/EY复合物中释放导致540 nm荧光强度逐渐恢复。 当SHMP与FPEI/EY 混合时, EY 540 nm荧光强度与FPEI 470 nm 荧光强度的比值(F540/F470)与SHMP浓度呈较好的线性关系, 在紫外灯照射下体系的荧光由蓝色逐渐变为绿色, 由此建立了FPEI/EY比率荧光快速测定SHMP的新方法。 在最优条件下, 线性范围为0.1~4.2 μmol·L-1, 检出限(3σ)为38 nmol·L-1。 该方法选择性好、 简单、 快速, 已成功应用于茶饮料中SHMP的分析检测。
六偏磷酸钠 比率荧光 甲醛功能化的聚乙烯亚胺(FPEI) 曙红(EY) Sodium hexametaphosphate Ratiometric Fluorescence Formaldehyde functionalized polyethyleneimine (FPEI) Eosin Y(EY)
上海理工大学医疗器械与食品学院, 上海介入医疗器械工程技术研究中心, 上海 200093
为了实现生物组织化学特性与物理结构的同时测量,提出了结合光学相干层析扫描(OCT)成像与荧光比率成像的双模态内窥探头。根据OCT成像原理,确定OCT系统的中心波长为1300 nm;根据所选用pH指示剂(SNARF-1)的吸收光谱与反射光谱,确定荧光的激发波长为520 nm。根据ABCD矩阵计算并确定探头的基本结构,基于理论计算结果进行光学元件的加工与探头的组装。此外,搭建了双模态系统,采用该系统测量了探头的横向分辨率与工作距离。通过猪大肠验证了探头同时进行成像和pH检测的能力,实验结果表明:探头能同时进行OCT成像与pH测量,并且具有较高的精度。OCT成像在空气中的横向分辨率约为37.3 μm,工作距离约为13.4 mm,在生物组织中可以实现精度为0.01的pH测量。
医用光学 光学相干层析扫描 比率荧光法 内窥探头 多模态成像 pH测量
1 中央民族大学 生命与环境科学学院, 北京 100081
2 中央民族大学 理学院, 北京 100081
3 北京邮电大学 电子工程学院, 北京 100876
过氧化氢(H2O2)是活性氧类的主要标志物, 它与多种疾病如神经退行性疾病密切相关。本文设计了一种检测细胞内过氧化氢的荧光过氧化氢酶纳米传感器。这种纳米传感器由含多聚赖氨酸、辣根过氧化物酶的生物相容性外壳和含有氧探针的多孔聚合物基质的氧传感核组成。辣根过氧化物酶(HRP)催化H2O2生成氧, 进而通过荧光氧气探针进行探测。该酶纳米传感器的流体动力学尺寸约为270 nm, zeta电位为-18 mV, 具有良好的生物相容性。它的荧光比率和时间分辨荧光均对H2O2高度敏感。此外, 该纳米传感器可以被活细胞有效地摄取, 从而可以用TRF 方式灵敏地检测细胞内的H2O2浓度。结果表明, 本实验制备的酶纳米传感器有望进一步用于监测H2O2相关的细胞生化反应, 如氧化应激。
过氧化氢 纳米传感器 时间分辨荧光 比率荧光 氧化应激 H2O2 nanosensor time-resolved fluorescence(TRF) ratiometric fluorescence oxidative stress
