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汞离子荧光分子探针的研究进展

发表时间：2021/6/17 来源：《教学与研究》2021年5月下作者：姜源王月（通讯作者）

[导读] 随着现代化技术以及信息化手段的高速发展，社会已经全面进入到了科技时代当中，而荧光分子探针作为一种能够对金属汞离子展开检测的主要手段，其不仅使用起来相对较为方便、快捷，并且还拥有着相对较高的灵敏程度以及选择性突出等显著优点，在近年来的发展进程中，对于汞离子荧光分子探针方面的研究也在持续深入，特别是在各类新型材料的设计以及投入使用，使得汞离子荧光分子探针在粒子识别、细胞成像以及合成等方面取到了全面的发

辽宁科技大学姜源王月（通讯作者） 114051

摘要：随着现代化技术以及信息化手段的高速发展，社会已经全面进入到了科技时代当中，而荧光分子探针作为一种能够对金属汞离子展开检测的主要手段，其不仅使用起来相对较为方便、快捷，并且还拥有着相对较高的灵敏程度以及选择性突出等显著优点，在近年来的发展进程中，对于汞离子荧光分子探针方面的研究也在持续深入，特别是在各类新型材料的设计以及投入使用，使得汞离子荧光分子探针在粒子识别、细胞成像以及合成等方面取到了全面的发展。因此，文章对当前汞离子荧光分子探针的研究进展进行深入分析，以求能够对汞离子荧光分子探针的发展以及应用起到促进作用。
关键词:汞离子；荧光分子探针；研究进展
        引言：汞元素在常温的状态下，其所呈现的为一种液态金属的状态，具备着较为显著的挥发性特征，而尽管汞的用途十分广泛，可以在制作科学仪器、电极以及药物当中加以应用，但其仍旧存着着较大的危害性，汞以及其化合物，可以通过人体的皮肤或是呼吸道来直接进入到身体内部，也能够在某一个环境当中聚集，对人类的肾脏、皮肤以及中枢神经系统产生毒害。尤其是在近年来的发展进程中，国内以及国外所产生的汞中毒以及汞污染等事件层出不穷，不仅对人类的生命健康产生了严重威胁，也破坏了周边的生存环境。因此，这就需要进一步提升对于汞离子荧光分子探针的重视程度，利用汞离子荧光分子探针来进行更加高效、全面的检测。
        一、汞离子荧光分子探针的基本概述
        在当前的社会环境中，通过荧光分子探针技术来对金属离子展开检测，已经成为了研究的重点之一，由于其具备着选择性高、原位检测以及使用便捷等多种优点，被广泛应用在环境科学以及生命科学等重要领域当中。而金属离子荧光分子探针，就是将金属离子当中的识别基团，与发色团有效连接在一起，一旦进行识别的基团与金属离子之间产生反应时，发光团当中的荧光信号输出就必然会出现变化，从而更加直观的找寻出金属离子的存在。再荧光分子探针的设计机制中，具体囊括了分子内电荷转移、荧光共振能量转移以及光诱导电子转移等多种科学原理，其也为汞离子荧光分子探针的未来发展奠定了坚实基础[1]。
        二、汞离子荧光分子探针的研究进展
        （一）咕吨类汞离子荧光分子探针
        荧光素以及罗丹明，其属于较为典型的咕吨类荧光染料，其具备着荧光量子生产率较高、荧光发射波长可见以及摩尔吸光系数相对较大等特征，也正是由于这些特点，使其被广泛应用到了荧光分子探针以及荧光染料的设计过程当中。而咕吨类化合物，其属于一种典型的“off-on”型荧光探针，在分子中含有闭合螺环，其具体的荧光量子产率以及摩尔吸光系数相对来说比较低，甚至不会出现荧光，而在其中加入了某一种相应粒子过后，其内部的螺环就会产生断裂的问题，从而产生相应的荧光。

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根据“off-on”激励设计合成而成的咕吨类汞离子荧光探针相对较多，但大部分探针在选择性以及灵敏度等方面则比较低。
        （二）香豆素类汞离子荧光分子探针
        香豆素以及相应的衍生物，其具备着较为优质的生物水溶性，并且对于酸碱方面的使用范围相对较为广泛，金属离子的检测灵敏程度也相对较高，使其被广泛应用在各类活体细胞成像研究领域之中。而香豆素自身本来就是无色的，并且在常温的状态下并不会产生荧光，在3-位引入吸电子集团，并在6-位或是7-位当中引入供电子集团，就可以极其显著的提升荧光量子产率，具体的发射波长与吸收波长，也会逐渐向着长波长的方向转变。因此，将不同的识别基团来引入到香豆素发色团当中，并将其作为受体，是香豆素类荧光探针目前至关重要的设计策略。
        （三）卟啉类汞离子荧光分子探针
        卟啉以及衍生物，其拥有着较高的共轭程度，并且在摩尔吸光系数方面也比较优异，存在着较大的stokes位移，其整体发射波长与激发波长之间位于可见区域当中，背景中荧光所受到的干扰相对较小。因此，这也使得基于卟啉所涉及的金属离子荧光探针得到了十分广泛的研究以及应用，特别是在卟啉物金属离子荧光探针的设计过程中，其通常都是将荧光淬灭原理作为核心所在，并且采用不同的取代基来修饰卟啉，也能够转变基本的配位能力，从而有效转变探针的灵敏度以及选择性。
        （四）氟硼二吡咯类汞离子荧光分离探针
        氟硼二吡咯发光基团，其具体的发射波长与吸收波长稳定在480nm-580nm这一区间之中，整体峰型相对较为尖锐，具备着极高的强度，不仅拥有着较高的荧光量子产率，在摩尔吸光系数方面也十分优异。同时，溶剂效应对其所产生的荧光干扰相对来说并没有太大的影响，这也是其被广泛应用在光敏电池以及光捕获系统等众多领域当中。而为了进一步提升探针的发射波长以及吸收波长，就可以在氟硼而吡咯的3-位以及5-位当中引入矢量的硫氮杂冠醚，和惩处比率型的荧光分子探针，这种探针在本质上属于ICT机理之中，其最大的吸收波长达到了720nm，而发射波长则达到了740nm，不仅荧光强度得到了显著提升，各类其他的金属离子也不会对探针产生干扰，有着较为优质的应用性[2]。
        结论：在当前的社会环境中，汞离子荧光分子探针已经得到了较为全面的发展优化，而针对各类新型材料的设计以及研究，使得荧光探针当中的理论内容逐步完善，应用范围也更加广泛。尽管如此，在荧光探针的合成过程中，也必须要选择与之对应的发光团以及金属受体基团，以此来保证汞离子荧光分子探针可以高效发挥出自身的实际作用。
参考文献：
[1]杨文生,杨菀,师旺,马亚军.荧光素类镁离子荧光增强型分子探针的制备及光谱性能研究[J].分析试验室,2020,39(06):645-648.
[2]海澳,宋艳,康婷,马雅茹,仇丽颖,齐庆容.用于汞离子检测的近红外荧光分子探针合成与评价[J].西南民族大学学报(自然科学版),2020,46(03):273-282.