智能手机集成天然AIEE活性非瑟酮探针平台：可视化检测Mg2+离子的创新策略

本研究开发了一种基于天然黄酮醇非瑟酮（Fis）的聚集诱导发射增强（AIEE）探针，可实现镁离子（Mg2+）的高灵敏度（检测限19.26 nM）和快速（<1 min）可视化检测。通过形成2:3蝴蝶形Fis-Mg2+复合物，在日光下产生无色至浅绿色变色、紫外光下荧光由黄转绿。结合智能手机RGB分析试纸平台，成功应用于河水、冰川水及商业饮料的Mg2+监测，为环境与水质评估提供了低成本、便携式解决方案。

　　

ESIPT诱导的AIEE行为

天然黄酮醇因其独特的光物理性质已成为荧光材料的重要来源。在筛选过程中，我们发现非瑟酮（Fis）在粉末状态下受紫外激发会呈现强烈的黄色发光（图S1），显示出作为AIEgen的潜力。Fis可溶于极性非质子（DMSO、DMF、THF、丙酮和乙腈）和极性质子溶剂（甲醇和乙醇）。其在极性非质子溶剂中表现出强烈的蓝色发射（λ_em ≈ 470 nm），而在质子溶剂中发射显著红移（λ_em > 550 nm），并伴随荧光淬灭（图1A）。这种溶剂依赖性行为与激发态分子内质子转移（ESIPT）过程密切相关。

通过密度泛函理论（DFT）计算，我们进一步验证了Fis的ESIPT特性。优化后的分子结构显示其烯醇式（E-form）和酮式（K-form）构象的能量差极小（ΔE = 0.03 eV），表明ESIPT过程可自发进行（图1B）。在THF溶液中，Fis的荧光强度随水分数（f_H?O）增加而增强，当f_H?O达到90%时出现明显的AIEE现象（图1C），这是由于分子聚集限制了分子内振动（RIM）并稳定了酮式构象。

Mg²⁺检测机制与性能

Fis在DMSO/H?O混合溶剂（f_H?O = 0.5%）中可快速（<1 min）与Mg²⁺选择性结合，形成稳定的2:3蝴蝶形复合物（图2A）。该结合引发显著光学变化：日光下溶液由无色变为浅绿色，紫外光下荧光由黄色变为亮绿色（图2B）。荧光滴定实验显示，随着Mg²⁺浓度增加，Fis在550 nm处的发射强度逐渐增强（图2C），检测限低至19.26 nM。竞争性实验证实其他金属离子（如Ca²⁺、Zn²⁺、Na⁺等）对检测无干扰（图2D）。

智能手机辅助试纸平台

基于上述特性，我们开发了集成Fis试纸与智能手机RGB分析的便携式传感平台。试纸对Mg²⁺呈现浓度依赖的荧光响应（图3A），通过RGB值分析可实现视觉与定量双模式检测，检测限为1.38 μM。该平台成功应用于冰川水、河水、瓶装矿泉水和电解质饮料的实际样本检测，结果与ICP-MS验证数据高度一致（图3B）。

结论

综上所述，天然黄酮醇Fis作为一种新型BioAIEgen探针，通过ESIPT-AIEE机制与智能手机平台结合，为Mg²⁺检测提供了快速、灵敏、可视化的解决方案，在环境监测与生物医学领域具有广泛应用潜力。