铜离子比率荧光探针的研究进展

萘酰亚胺类荧光分子探针的研究进展李辉;董毅;郝志云;杨新周;朱以常【摘要】荧光分子探针作为一种有效的金属离子检测手段，不仅使用方便，而且具有高灵敏度，高选择性等突出的优点。

作者综述了萘酰亚胺类荧光分子探针的最新研究进展；指出萘酰亚胺化合物具有独特的荧光化学性质（如荧光量子产率高、荧光发射波长适中、斯托克斯位移大、光稳定性好、结构易于修饰等），因此被广泛应用于荧光探针研究领域，并且在合成、离子识别、检测及细胞成像等方面不断取得新的应用。

%Fluorescent molecular probes as a kind of efficient means to detect metal ions exhibit the advantages of easy operation as well as high sensitivity and selectivity .This review summa-rizes the most recent research progress of naphthalimide-based fluorophore molecular probes .It is pointed out that naphthalimides exhibit unique fluorescent chemical properties (such as high fluorescence quantum yield ,moderate fluorescence emission wavelength ,large Stokes shifts , good light stability and good accessibility to structure modification ) .This is why naphthalim-ides are highly focused on the research field of fluorophore molecular probes .Besides ,it is also pointed out that new progresses have been continuously made in the synthesis ,ion recognition , detection and applications in live cell imaging of naphthalimide fluorescent molecular probes .【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】6页(P311-316)【关键词】萘酰亚胺;荧光;分子探针;研究进展【作者】李辉;董毅;郝志云;杨新周;朱以常【作者单位】德宏师范高等专科学校，云南芒市678400;德宏师范高等专科学校，云南芒市 678400;德宏师范高等专科学校，云南芒市 678400;德宏师范高等专科学校，云南芒市 678400;德宏师范高等专科学校，云南芒市 678400【正文语种】中文【中图分类】O6443过渡金属及重金属在自然界中广泛地存在，他们中的一些元素在生命过程中具有重要的功能，而另外一些元素则在很低浓度时就对生物具有极强的毒性，因此这些物质的检测对生命、环境和医学科学以及工、农业生产等都有重要的意义[1]. 目前国际上比较先进的检测方法就是荧光分子探针检测法，此检测法不仅方法简便，而且在灵敏度、选择性、响应时间、原位测定(如荧光成像技术)以及利用光纤进行远距离检测方面均有突出优点，因此在传统的受体分子上连接荧光团，构造超分子荧光传感器用于识别金属离子的研究近年颇受重视[2].目前应用广泛的荧光物质主要分为以下几种类型：萘酰亚胺类、罗丹明类、荧光素类、菁染料、BODIPY(氟硼二吡咯)类、喹啉类等，其中1,8-萘酰亚胺类化合物是近年来比较热门的功能材料. 1,8-萘酰亚胺是由1,8-萘酐制备而来的，1,8-萘酐本身没有荧光，在4-位引入如氨基等供电子基团后形成强的推拉电子体系，使电子容易激发，从而发出荧光[3]. 这类荧光团的分子结构具有如下几个特点[4-5]：共平面性；具有较大的共轭体系；分子结构中一端具有强的给电子能力，另一端具有强的吸电子能力，因此其分子结构中存在着一个大的“吸-供电子共轭体系”. 处于这样体系中的电子很易受到光的照射而发生跃迁，从而产生荧光，特别是4-位有强供电子基如氨基的衍生物都能够发射强的荧光.萘酰亚胺类荧光团具有荧光量子产率高、荧光发射波长适中、斯托克斯位移大、光稳定性好和结构易于修饰等优点，已被广泛应用于荧光传感领域，被用来测定Na+[6]、Hg2+[7-9]、Cu2+[10-11]、Zn2+[12-13]等金属离子. 近些年来，研究人员主要致力于萘酰亚胺的萘环上的单取代和双取代的衍生物方面的研究，通过引入不同的取代基后得到新的化合物，并取得了一定成效.由于在萘酰亚胺的4-位上引入供电子基团之后会导致其荧光增强，因此对于单取代的萘酰亚胺类荧光探针主要是集中在1,8-萘酰亚胺的4-位取代的研究上. 2010年CHEN等人基于萘酰亚胺为荧光团，硫氮杂环为识别基设计合成了Hg2+的高选择性和高灵敏度的荧光传感器1[14]，该探针在水溶液中识别Hg2+，其荧光强度增大5倍. 此外，探针和Hg2+的络合物可以选择性的识别Ag+，使其荧光猝灭. 细胞实验证明该探针可应用于生物系统中对Hg2+的检测.XU等人设计合成了锌离子比率荧光分子探针2 [15]. 在乙腈溶液中，该探针能够排除其他重金属和过渡金属离子的干扰，对锌离子显现出极高的选择性. Zn2+的加入使得2的荧光增强22倍，红移31 nm，发射绿色荧光. 有趣的是，Cd2+的加入也能够使其荧光增强21倍，蓝移38 nm，发射蓝色荧光，因此可以通过肉眼区分Zn2+和Cd2+. 该探针成功的应用于细胞内Zn2+的成像，和斑马鱼胚胎生长过程中Zn2+的检测.ZHU基于ICT(分子内电荷转移)机理设计萘酰亚胺荧光分子探针3[16]和4[17]. 探针3对DTT(1,4-二硫苏糖醇)有很高的选择性且荧光发生66 nm红移，可以用肉眼直接观察到，颜色由无色变到绿玉色. 细胞成像实验进一步证实该探针可以应用于生物环境中DTT的检测及研究. 化合物4是以二硫醚基团为识别基设计出的硫醇类高选择性比率荧光分子探针. 随着硫醇的加入，探针4呈现出48 nm的荧光发射红移，且颜色由无色变成绿玉色，可用肉眼直接观察到. 最为重要的是，该化合物是第一个通过比率荧光方法检测生物体系中谷胱甘肽含量的探针.XU等人[18]基于萘酰亚胺为荧光团及PET(光诱导电子转移)机理设计并合成了一个连有新颖受体的荧光探针化合物5. 在水溶液中，该探针是Ag+的一个高选择性的荧光开启探针，当有其他各种金属离子尤其是汞离子存在时，并不影响探针5对Ag+的高选择性. 同时，探针5与Ag+以1∶1方式进行结合，所形成的探针5-Ag+配合物在阴离子溶液中选择性识别I-，且荧光强度显著减弱；因此可以把探针5和Ag+所形成的配合物称作是碘离子的一个选择荧光“开-关”探针. 此外，通过活细胞的成像实验，该探针可以用来检测细胞内的Ag+.LIU等人[19]基于1,8-萘酰亚胺和8-氨基喹啉荧光团设计并合成了Cu2+的一个新的比率荧光传感器6. 在水溶液中当有其他过渡金属离子存在时，该探针受到两个荧光团的共同作用对Cu2+呈现出高度选择性比率响应，同时探针的荧光强度增强. 此外，该探针还被成功应用到了人类乳腺癌细胞中对Cu2+的监测成像.ZHANG等人[20]设计并合成了探针7，该探针以1,8-萘酰亚胺为荧光团. 在水溶液中以DPA(N,N-二(2-吡啶甲基)胺)为识别基团，对Zn2+表现出高的选择性并发生了大的荧光改变，这是因为探针与Zn2+结合之后，Zn2+抑制了探针的PET过程导致其荧光强度增大59倍并伴有29 nm的红移. 同时化合物7与Zn2+所形成的配合物，在各种阴离子存在的条件下对PPi(焦磷酸盐)有很好的选择性识别，其荧光发生23 nm蓝移并伴随有明显的荧光猝灭现象. 在生物学的应用方面，该探针已经被成功应用于C2C12细胞中Zn2+和PPi的检测.KIM等人[21]设计并合成了F-的一个新型比色和比率的荧光传感器8，在乙腈溶液中，随着F-的加入，Si-O键断裂，探针8分解出一个4-氨基-1,8-萘酰亚胺绿色荧光化合物，最终导致探针的荧光发射光谱发生了49 nm的红移、溶液的颜色发生了显著的改变，由无色变成浅绿色，同时伴随着双光子吸收和发射比率变化.此外，到目前为止，该探针是F-的第一个基于萘酰亚胺的双光谱比率荧光探针. CHEN等人[22]基于PET机理设计合成探针9，可在乙腈水溶液中选择性识别Cu2+，其荧光增强4.5倍，并以1∶1方式与Cu2+结合，因此该探针可以称作Cu2+荧光开启型探针. 值得注意的是，该探针对Cu2+表现出高的灵敏性，其对Cu2+的检测极限能够达到0.15 μmol·L-1.KUMARM等人[23]基于荧光能量共振转移(FRET)机理设计合成了一个带有萘酰亚胺和罗丹明两个荧光团的探针10，该探针通过键能转移的方式在THF-H2O中选择性识别Hg2+，并伴有荧光峰红移，其荧光强度增强407倍，荧光量子产率增加9倍. 该探针与Hg2+所形成的配合物在KI溶液中荧光猝灭，但是随着Hg2+的加入，其荧光又恢复，这就暗示着该探针对Hg2+响应是可逆的. 此外，该探针还被成功用到前列腺癌症细胞中Hg2+的成像实验，这将有助于我们认识处于分子阶段的生物发展过程.近些年来经研究发现双取代萘酰亚胺衍生物在设计合成荧光分子探针方面有一些特别的优点，如具有更好的刚性结构以及金属离子结合位点，双取代的氨基易发生去质子化促进吸收以及发射光谱向长波方向移动等. 因此，研究人员主要在萘酰亚胺的4,5-位或3,4-位引入不同取代基作为受体，设计合成了一系列荧光探针.XU基于ICT机理设计合成了新的4,5-二取代-1,8-萘酰亚胺衍生物11[24]，该化合物为Cu2+离子的比率荧光传感器. 在纯水溶液中，随着Cu2+的加入，荧光发射发生蓝移，从534 nm蓝移至478 nm，荧光增强. 此外，在纯水中该传感器与Cu2+的络合物可以作为氰化物的比率荧光传感器.QIAN等人设计合成了不对称取代4,5-二氨基-1,8-萘酰亚胺荧光传感器12[25]，该探针在中性水溶液中专一识别Cu2+，当其受体与Cu2+结合后，与1,8-萘酰亚胺荧光团相连的仲胺发生去质子化，导致氮原子供电子能力增强，使得吸收峰发生50 nm红移并且产生较大的比色响应. 此外，在pH=6.0 ～ 12范围内探针不受溶液的酸碱性影响，该探针能够在强碱环境下检测Cu2+. 这是第一个能够在如此大的pH范围内检测Cu2+的荧光化学传感器.QIAN等以1,8-萘酰亚胺为荧光团，2-氨基二苯胺为识别基团设计合成了可以用肉眼直接观察的Cu2+比色荧光传感器13[26]，在中性水溶液中专一识别Cu2+，表现出对Cu2+很好的选择性和灵敏度，其分析检测极限为3.0 × 10-7 mol·L-1，探针与Cu2+按1∶1络合，络合之后与1,8-萘酰亚胺荧光团相连的仲胺发生去质子化导致氮原子供电子能力增强，使得吸收峰发生78 nm红移并且带有比色响应. CHEN等人[27]基于ICT机理设计并合成了N-丁基-4,5-二取代-1,8-萘酰亚胺(14)，是Cu2+的一个新型比率、专一选择性的荧光分子探针. 该探针在乙醇-水溶液中比率响应Cu2+，并伴随着荧光颜色的改变，即由黄色变化到绿色；且与铜离子的结合比为1∶1，即使有其他的金属离子存在，也不影响该探针对Cu2+的专一选择性. 值得注意的是，该探针在人工培养的细胞中成功的检测到了Cu2+的存在并带有相同的荧光改变. 由于探针中两个羰基的引入使得与萘环相连的两个氨基的供电子能力减弱，导致了探针在识别Cu2+过程中发生了50 nm的蓝移. 这种带有羰基的传感器的设计思路对其他金属离子荧光传感器的设计和发展有一定的启示作用. ZHANG等人[28]设计并合成了组氨酸和富含组氨酸蛋白质的一个高选择性比色和荧光增强的荧光分子探针15. 在中性稀的乙醇-水溶液中有20种天然氨基酸存在时，该探针可以高选择性和高灵敏度地识别组氨酸，且用肉眼可直接观察到溶液颜色由棕红色变成浅绿色；同时在537 nm处，该探针的荧光强度增大18倍，荧光量子产率增加99倍，是一个典型的荧光“关-开”型探针. 此外，该探针还可以检测到富含组氨酸的蛋白质并且成功应用到细胞内组氨酸和富含组氨酸蛋白质的检测，这预示着该探针具有一定的应用前景.JANG等人[29]设计并合成了一种水溶性的T1(纵向弛豫)核磁共振成像造影剂16，该探针以1,8-萘酰亚胺为荧光团其萘环的4-位和5-位引入了Gd3+离子的螯合剂DTTA(二亚乙基三胺四乙酸). 在金属离子溶液中，该探针选择性识别Cu2+，由于Cu2+的顺磁性导致探针荧光猝灭，然而随着Cu2+的加入该探针的T1核磁共振成像信号增强. 这个新型探针造影剂可以被应用于活细胞中游离Cu2+的检测，同时通过该探针的合成与应用将更大程度的激发研究人员去设计并发展新型的探针用于活细胞中游离金属离子的检测.李辉设计并合成了一系列3,4-二取代-1,8-萘酰亚胺衍生物荧光分子探针[30]，在甲醇-水溶液中研究了他们的光谱性能，发现4-位氨基连接喹啉的3,4-二氨基-1,8-萘酰亚胺荧光探针17对Cu2+表现出良好的选择性络合促进的荧光增强识别现象，其荧光强度增加约5倍. 该探针与Cu2+结合后导致萘酰亚胺4-位氨基上的氢离去，氨基的供电子能力增强，促进了ICT过程，其最大吸收峰红移100 nm，可直接观察到溶液颜色由黄色变成紫红色. 因此，该探针是一个Cu2+变色响应同时荧光增强的双通道检测探针分子. 同时，该探针与Cu2+结合所形成的配合物是NO的第一个基于邻苯二胺型比色荧光探针[31].基于萘酰亚胺独特的荧光化学性质，以萘酰亚胺为荧光团的荧光探针的研究已经成为了一个非常热门的研究领域，并且已初步应用于环境科学、生物学、分析化学等学科领域的研究. 目前虽然已有大量优秀的此类荧光探针被合成出来，并且其中部分性质优秀的探针已成功应用于细胞和生物体内金属离子、阴离子等的识别、检测和成像研究，但是如何更好地优化已有荧光探针的性能并进一步推进其在临床医疗、环境检测尤其是疾病诊断治疗等领域的实际应用，是我们所面临的一个重要问题. 此外，为了便于荧光探针的应用，实现荧光分子探针的集成化和非均相化也将是未来的研究重点.【相关文献】[1]朱维平, 徐玉芳, 钱旭红. 具有重要生物学意义的重金属及过渡金属离子荧光分子探针[J]. 化学进展. 2007, 19(9): 1229-1238.[2]马国春. 新型萘酰亚胺金属离子荧光探针的设计、合成及性能研究[D]. 天津: 天津大学博士学位论文, 2007.[3]赵同丰, 赵德丰, 于华云，等. 1,8-萘酰亚胺类荧光材料的进展[J]. 染料工业，1997, 34(1): 8-15.[4]王秀玲, 李亚明, 张华. 用于有机电致发光材料的萘酰亚胺类荧光染料的研究进展[J]. 染料与染色, 2005, 42(3): 1-4.[5]AEXIOU M S, TYCHOPOUK V, GHORBANIAN S, et al. 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荧光实验,探讨重金属离子对碳点荧光动力学的影响荧光实验是一种常用的化学实验方法，可以通过激发物质并观察它们发出的荧光来研究物质的性质。

近年来，碳点作为一种新型的荧光探针材料，受到了广泛关注。

然而，与其它荧光材料相比，碳点的荧光性能受到多种因素的影响，其中之一就是重金属离子。

重金属离子是一类具有较高原子质量的金属离子，如铜离子、铅离子等。

它们在环境中普遍存在，对生态系统和人体健康都具有潜在的危害。

因此，研究重金属离子对碳点荧光动力学的影响，不仅有助于深入理解碳点的荧光机制，还有助于开发高效、环境友好的重金属离子检测方法。

首先，重金属离子可以影响碳点的荧光强度。

通过控制重金属离子的浓度，可以观察到碳点荧光的增强或减弱现象。

这是因为重金属离子可以与碳点表面的官能团发生化学反应，改变碳点的荧光性能。

例如，铜离子可以与碳点表面的官能团发生配位反应，形成复合物，从而增强碳点的荧光强度。

其次，重金属离子还可以影响碳点的荧光发射波长。

通过引入不同的重金属离子，可以实现碳点荧光在可见光或紫外光区域的发射。

这是因为重金属离子的电子能级结构与碳点的能级结构有所不同，当它们发生相互作用时，会改变碳点的激发态和发射态能级，从而改变荧光发射波长。

此外，重金属离子还可以影响碳点的荧光寿命。

荧光寿命是指荧光由激发态回到基态的时间，是荧光动力学的重要参数。

重金属离子的存在可以改变碳点的非辐射衰减速率，从而影响荧光寿命。

例如，铅离子可以引起碳点表面的非辐射跃迁增加，导致荧光寿命缩短。

综上所述，重金属离子对碳点荧光动力学有着显著的影响。

通过研究重金属离子与碳点之间的相互作用，可以深入了解碳点的荧光性能，并为其在生物医学、环境监测等领域的应用提供理论支撑。

此外，对重金属离子的敏感检测也具有重要的实际意义，有助于保护环境和人类健康。

因此，进一步探讨重金属离子对碳点荧光动力学的影响具有重要科学意义和应用价值。

第49卷第7期2021年4月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.7Apr.2021检测一氧化氮的荧光探针研究进展吴志文，张振涛(内蒙古医科大学，内蒙古呼和浩特010110)摘要：一氧化氮(NO)在许多生理病理过程中起着至关重要的作用，在各种分析NO方法中，基于荧光探针的图像技术由于其高灵敏度，无创性和可视化的独特优势被认为是理想的检测方法。

本文对邻苯二胺、芳香仲胺、二氢毗睫等有机物NO荧光探针和铜(II)、铁(III)的金属络合物的NO荧光探针，在合成设计、灵敏度、选择性及在体内外实时定量检测外源性和内源性NO 的应用，进行了综述介绍。

关键词：一氧化氮；荧光探针；有机物；金属络合物中图分类号：R914.5文献标志码：A文章编号：1001-9677(2021)07-0017-05 Research Progress on Fluorescent Probes for Detection of NOWU Zhi-wen,ZHANG Zhen-tao(Inner Mongolia Medical University,Inner Mongolia Hohhot010110,China)Abstract:Nitric oxide(NO)plays a crucial role in many physiopathological processes,and among the various methods for NO analysis,the image technique based on fluorescent probes is considered ideal due to its unique advantages of high sensitivity,noninvasivenessand visualization.The application of NO fluorescent probes for organic NO such as o-phenylenediamine,aromatic secondary amines,and dihydropyridine and NO fluorescent probes for metal complexes of copper(II)and iridium(III)in terms of synthetic design,sensitivity,selectivity,and real-time quantitative detection of exogenous and endogenous NO in vitro and in vivo were reviewed.Key words：NO；fluorescent probes；organic matter；metal complexes一氧化氮(NO)是一种重要的气体分子，是通过三种不同的一氧化氮合酶(内皮型一氧化氮合酶eNOS；神经元一氧化氮合酶nNOS；诱导型一氧化氮合酶iNOS)将L-精氨酸转化为瓜氨酸而产生的⑴。

第40卷第7期2012年4月广州化工Guangzhou Chemical Industry Vol．40No．7April．2012BODIPY 类荧光染料的研究进展洪雪华,生瑜(福建师范大学化学与材料学院,福建福州350007摘要:BODIPY (氟化硼二吡咯类荧光染料作为一类新兴的荧光染料,因其良好的光物理性质,在过去的二十年内得到广泛的研究。

对BODIPY 的中心骨架进行官能化,可形成一系列衍生物用于环境监测和生物科学等领域研究。

文章主要对近年来有关BODIPY 的官能化及作为荧光探针、荧光标记、光敏剂的应用加以综述。

关键词:BODIPY ;官能化;荧光探针;荧光标记;光敏剂中图分类号:O626．13文献标识码:A文章编号:1001－9677(201207－0065－05作者简介:洪雪华(1986－,女,硕士研究生,研究方向:功能高分子材料。

通讯作者:生瑜(1966－,男,研究员,博士,研究方向:高分子功能改性。

Progress on the BODIPY Fluorescent DyesHONG Xue －hua ,SHENG Yu(College of Chemistry and Materials Science ,Fujian Normal University ,Fujian Fuzhou 350007,ChinaAbstract :As a new fluorescent dye ,dipyrromethene boron difuoride (BODIPY was investigated intensively over the last two decades due to their excellent photophysical properties．Functionalization of the BODIPY core would form a series ofderivatives ,which can be used in the fields of environmental monitoring and biological sciences ,etc．Functionalization method of BODIPY dyes and their used as fluorescence probes ,fluorescence labels and photosensitizer in recent years were reviewed．Key words :BODIPY ;functionalization ;fluorescence probe ;fluorescence labeling ;photosensitizer荧光分析法具有灵敏度高、选择性高、方法简便快捷、试样用量少等优点,已经被广泛的应用于生物、化学、医药、卫生、农业、环境保护等领域中。

齐齐哈尔大学毕业设计（论文）题目香豆素衍生物荧光分子探针的合成及性能研究学院化学与化学工程学院专业班级学生姓名指导教师成绩2012年6月12日摘要以香豆素-3-甲酸为原料，经氯乙酰化得中间体香豆素-3-甲酰氯，进一步与2-吡啶-8-氨基喹啉反应，得荧光分子探针(SHK-1)；香豆素-3-甲酰氯与过量的乙二胺反应合成得到SHK-2；2-吡啶-8-氨基喹啉经氯乙酰化得中间体，进一步与无水哌嗪反应，最后与香豆素-3-甲酰氯合成得SHK-3。

上述产物的结构经1H-NMR表征，均为目标产物。

经初步筛选后，研究了荧光分子探针SHK-1在中性缓冲溶液中对金属离子的识别性能。

结果表明，SHK-1可以选择性荧光猝灭识别Cu2+、Fe3+。

SHK-1与Fe3+络合后，SHK-1在波长为351nm处，荧光峰强度猝灭31%；与Cu2+络合后，SHK-1在474nm处，荧光峰强度几乎完全猝灭，猝灭比率达97%。

定量分析显示，SHK-1与Cu2+形成了1:1型络合物。

金属离子竞争实验表明，常见的金属离子均不干扰SHK-1对Cu2+的检测。

关键词：香豆素；荧光分子探针；Cu2+AbstractCoumarin-3-methyl chloride was synthesized using the raw marterial coumarin-3-formic acid through chloroacetylation. which were used as mediums of synthesizing complicated fluorescent probes. Furtherly, used coumarin-3-methyl chloride and 2-pyridine-8-aminoquinoline, fluorescent molecular probes SHK-1 was designed and synthesized through reaction. SHK-2 was synthesized using the coumarin-3-methyl chloride and excess ethylenediamine.. 2-pyridine-8-aminoquinoline was chloroacetylated using the raw marterial , which is the mediums of synthesizing complicated fluorescent probes. And then further reaction with anhydrous piperazine, finally the SHK-3was synthesized through coumarin-3-methyl chloride. The structure was confirmed by 1H-NMR characterization of the above products, are the target product.After initial screening, fluorescent molecular probes of the SHK-1was studied in the recognition performance of the metal ions in the neutral buffer solution. The results show that SHK-1 can be selective fluorescence quenching identification of Cu2+,Fe3+.After complexation with Fe3+, at the wavelength of 351nm, the fluorescence peak intensity quenching of 31%; After complexation with Cu2+, at the wavelength of the 474 nm, The fluorescence intensity is almost complete quenching, the quenching ratio of 97%. Quantitative analysis showed that SHK-1formed a 1:1 complex with Cu2+. Metal ion competition experiments show that the detection of SHK-1for Cu2+did not been interfered for the common metal ions.Keywords: Coumarin; Fluorescent molecular probes; Cu2+目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论.......................................................................................... 错误！未定义书签。

汞离子检测荧光探针研究进展一、荧光探针的概念荧光探针是一种可以通过吸收电子或能量而放出荧光的分子。

当荧光探针与目标分子结合时，由于共振能量转移或环境效应的影响，荧光的表现形式发生了改变，从而实现了对目标分子的检测。

荧光探针具有灵敏度高、响应快、操作简单等优点，因此被广泛用于生物医学、环境监测和食品安全等领域。

二、荧光探针检测汞离子的原理荧光探针检测汞离子的原理是基于汞离子与荧光探针分子发生特异性反应，从而改变了荧光信号的强度或波长。

通常来说，汞离子与荧光探针分子结合后，由于电子转移或环境效应的改变，荧光效果会发生相应的变化，包括荧光强度的增加或减弱、发射波长的蓝移或红移等。

通过检测荧光信号的变化，便可以实现对汞离子的高灵敏度检测。

近年来，关于汞离子检测荧光探针的研究进展迅速，涉及到各种不同的化合物和方法。

下面将从荧光分子设计、纳米材料应用以及生物医学领域三个方面进行综述。

1.荧光分子设计荧光分子的设计是汞离子检测荧光探针研究的核心之一。

在设计荧光探针时，需要考虑到与汞离子的特异性反应，以及在汞离子存在下荧光信号的变化情况。

目前，已经有许多有效的荧光分子被设计出来用于检测汞离子，比如硫醚、酰胺、环己烯等。

这些荧光分子在汞离子存在下能够发生相应的荧光信号变化，从而实现了对汞离子的快速检测。

2.纳米材料应用纳米材料在汞离子检测荧光探针研究中扮演着重要的角色。

由于纳米材料具有较大的比表面积和表面活性，能够与荧光分子形成复合物，从而提高了荧光信号的稳定性和灵敏度。

目前，已经有多种纳米材料被用于汞离子检测荧光探针的研究，比如金纳米颗粒、石墨烯氧化物、纳米多孔有机框架等。

这些纳米材料的应用不仅提高了荧光探针的检测性能，还拓展了其在生物医学和环境监测领域的应用范围。

3.生物医学领域汞离子检测荧光探针在生物医学领域的应用具有很大的潜力。

由于其灵敏度高、操作简单等特点，可以用于实现对生物样品中汞离子的快速检测。

目前，已经有研究表明，利用荧光探针可以检测到体内外的汞离子，为生物医学领域的汞离子检测提供了新的思路和方法。

原位荧光探针技术在水中重金属污染监测中的应用近年来，水环境污染问题越来越受到社会的关注。

特别是重金属污染，由于其对人体健康和环境的危害性，已经成为了公众关注的焦点。

因此，对于水中重金属污染的监测成为了保护水环境、维护人民健康的重要任务。

而原位荧光探针技术作为一种高灵敏度、高选择性和快速的检测方法，被广泛应用于水中重金属污染的监测中。

一、原位荧光探针技术的基本原理原位荧光探针技术是通过特定的荧光分子或荧光蛋白，对特定的重金属离子进行选择性识别和检测。

这些荧光分子或荧光蛋白的光学性质可以发生变化，例如荧光强度、荧光发射波长等，当与重金属离子结合时。

通过荧光信号的测定，进而推断水中的重金属污染情况。

二、应用原位荧光探针技术进行水中重金属污染监测的优势1. 高灵敏度原位荧光探针技术可以检测到很低浓度的重金属污染物。

例如，可利用修饰荧光蛋白对汞进行检测，可检测到ppb级别的汞，其灵敏度远高于其他检测技术。

2. 高选择性原位荧光探针技术可以针对特定的重金属离子进行选择性检测。

例如，利用羟吡啶类荧光探针对铜进行检测，其对其他金属离子的选择性较强。

3. 快速便捷原位荧光探针技术的操作非常简单，只需添加荧光分子或荧光蛋白即可完成检测。

同时，荧光探针有较快的反应速度，可以在短时间内完成检测。

三、原位荧光探针技术在水中重金属污染监测中的应用1. 汞污染检测汞是一种危害极大的重金属污染物，特别是有机汞对人体神经系统的损害十分严重。

原位荧光探针技术可以针对汞进行检测。

例如，可以利用荧光蛋白基因工程技术，构建出对汞离子敏感的荧光蛋白，进而检测水体中的汞。

2. 铬污染检测铬是一种常见的重金属污染物，其对皮肤和黏膜有刺激作用，并且对生态环境的影响较大。

原位荧光探针技术可以利用分子印迹技术构建出对铬离子敏感的荧光分子，并实现对铬污染的检测。

3. 铜污染检测铜是一种必需元素，但过量摄入会引起中毒症状。

原位荧光探针技术可以利用具有高选择性和灵敏度的荧光探针，对水中的铜进行检测。