汞離子檢測熒光探針研究進展

臧宏揚　崔佳欣　于躍　孫紅蕾　戴志超　夏其英

摘? ?要：重金屬如鉛、鎘、汞、鋅、銅等在工業、農業生產及日常生活中發揮著重要的作用，然而伴隨著經濟的日益發展和社會的不斷進步，其引起的環境污染問題受到人們的廣泛關注。重金屬離子廣泛存在于土壤及水體中，很容易通過食物鏈進入人體并在體內不斷累積，進而誘發許多疾病[1]。汞離子（Hg2+）作為最為常見的有毒重金屬離子之一，不僅會對中樞神經系統造成傷害，同時會造成腸胃潰瘍、腹瀉、嘔吐、呼吸困難、肺水腫、呼吸衰竭甚至死亡。因此，建立能夠用于汞離子快速、準確定性及定量的檢測方法對于環境監測、食品安全及醫學診斷等方面具有十分重要的意義。目前，研究者已經報道了多種用于鎘、汞離子檢測的方法，包括原子吸收/發射光譜法、電感耦合等離子體質譜法、電感耦合等離子體原子發射光譜法毛細管電泳法等，然而這些傳統的分析方法由于受到樣品前處理步驟復雜、儀器昂貴等因素的影響，在一定程度上限制了其在汞離子檢測方面的應用[2]。與傳統的汞離子檢測方法相比，熒光分子探針檢測技術具有檢測靈敏度高、選擇性好、操作簡便等優點，受到了人們的廣泛關注。本文介紹了幾種近幾年報道的用于汞離子檢測的熒光探針檢測技術。

關鍵詞：汞離子;熒光探針;檢測技術

1? ? 熒光分子探針類型

1.1? 熒光增強型分子探針1-CN

Ding等[3]基于ICT機理，利用Hg2+與二硫縮醛的特異性反應，設計合成了一種用于Hg2+檢測的熒光增強型分子探針1-CN（見圖1A）。探針本身只能發出非常弱的熒光（熒光量子產率為0.008 7），當與Hg2+反應后，探針發出強的橙紅色熒光（熒光量子產率達0.53）。

1.2? 熒光分子探針RA

Jiao[4]以羅丹明b為熒光發光基團，設計并合成了一種用于汞離子檢測的熒光分子探針RA（見圖1B）。探針本身由于羅丹明分子處于閉環狀態，只能發出非常弱的熒光，當與汞離子作用后，由于羅丹明分子開環，使得探針在可見光區的吸收強度顯著增加，熒光發光強度逐漸增強，反應后熒光強度增加約65倍，探針溶液的顏色也隨之逐漸由無色變為粉紅色。

1.3? 熒光雙功能檢測分子探針

Zhang[5]基于PET機理，以4-氯-7-硝基-2，1，3-惡二唑（NBD-Cl）為母體，將其與消光基團嗎啉偶聯后，合成了一種用于汞離子比色和比率熒光雙功能檢測的分子探針（見圖1C）。探針的晶體結構表明分子中兩個氨基中的氮原子和嗎啉中的氮原子參與了汞離子的配位，其配位比為2∶2。實驗結果表明，該探針具有良好的水溶性、較高的專一性，且能夠用于細胞中溶酶體處汞離子的高靈敏度檢測。

1.4? 時間分辨熒光分子探針BBAPTA

Cui[6]以鋱配合物為發光基團，設計合成了一種用于汞離子檢測的時間分辨熒光分子探針BBAPTA（見圖1D）。該探針本身由于存在分子內的PET作用，使得探針只能發出很弱的熒光，但是當向探針溶液中逐漸加入汞離子后，汞離子與探針配位，PET作用逐漸消失，使得探針溶液的時間分辨熒光強度逐漸增強，反應完成后其熒光強度增加5倍，對汞離子的檢測線達17 nmol/L，且對汞離子的檢測具有較好的專一性。與傳統的有機熒光分子探針相比，該探針具有超長的熒光壽命（3.14 ms），利用時間分辨熒光檢測模式，可以有效地消除本底短壽命熒光信號的干擾。因此，在復雜樣品汞離子的高靈敏度檢測中具有較大的優勢。

1.5? 金納米團簇納米探針LAAOx-AuNCs

Qiao[7]利用一鍋法制備了一種L-氨基酸氧化酶包裹的金納米團簇納米探針LAAOx-AuNCs，該探針本身能夠發出較強的紅色熒光，但是當與Hg2+作用后，由于Hg2+-Au+間強的相互作用，使得探針的紅色熒光被淬滅，因此可以用于Hg2+的特異性檢測。

1.6? 氮摻雜碳量子點納米探針N-CQDs

Zhang[8]制備了一種具有較高熒光量子產率的氮摻雜碳量子點納米探針N-CQDs，Hg2+的存在能夠有效地淬滅該納米探針的熒光，可以用于Hg2+的熒光測定，結果表明，該探針對Hg2+具有較好的選擇性，被用于自來水及湖水中Hg2+的熒光定量檢測。

1.7? 上轉換熒光納米探針（N719@UCNPs）

Shi[9]以基于FRET機理，以NaGdF4：Yb3+，Er3+@NaYF4上轉換納米粒子為核，表面偶聯上釕配合物N719后，制備了一種用于汞離子檢測的上轉換熒光納米探針（N719@UCNPs）。在該探針中，釕配合物N719有兩方面的作用，一是可以與上轉換納米粒子發生FRET作用，從而淬滅上轉換納米粒子的熒光，另一方面可以作為識別基團與汞離子發生作用，當與汞離子反應后，其與上轉換納米粒子間的FRET作用消失，使得納米探針中上轉換納米粒子的熒光恢復。實驗結果表明，探針對汞離子的檢測線為0.1 μg/mL。

2? ? 結語

隨著該領域研究的不斷深入，越來越多用于汞離子檢測的熒光探針會被開發出來，相信會在食品分析、環境檢測及生物診斷等方面起到重要的作用。

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