综述：三色发射比率荧光在生化传感分析中的应用：原理、探针构建与应用

本综述系统阐述了三色发射比率荧光（Triple-color emission ratiometric fluorescence）技术的原理、探针设计策略及其在生化定量检测中的前沿应用。通过单波长激发下的三通道发射自校准机制，该技术显著提升了检测灵敏度、抗干扰能力和动态范围，为金属离子（如Cu2+）、pH、酶活性、抗生素及生物标志物等靶标的高精度分析提供了新范式。文章重点探讨了单/双/三发射体探针构建策略（如碳点（CDs）、量子点（QDs）和金属有机框架（MOFs）），并展望了其在即时诊断（POCT）和多路复用检测中的潜力。

　　

优势与创新性

三色发射比率荧光技术通过引入第三发射通道，克服了传统单信号荧光探针易受环境干扰（如光漂白、浓度波动）和双信号系统动态范围有限的瓶颈。其核心优势在于通过三通道比率计算实现自校准，大幅降低假阳性信号，同时扩展了可视化检测的色域范围，便于裸眼或智能手机终端区分细微浓度变化。此外，该系统支持多靶标同步检测（如病毒-细菌-生物硫醇组合），为复杂样本分析提供可能。

探针构建策略

探针设计主要分为三类：单发射体设计（单一材料通过波长可调产生三色发射，如掺杂碳点）、双发射体设计（两种发射体协同作用，第三色通过能量转移或化学反应生成）及三发射体设计（三种独立发射体集成于同一平台）。材料体系涵盖碳点（CDs）、量子点（QDs）、金属有机框架（MOFs）和稀土掺杂纳米颗粒等。关键制备技术包括表面功能化、离子掺杂（如Eu³⁺/Tb³⁺）以及核壳结构优化，以平衡各发射通道的稳定性和光谱分离度。

应用场景拓展

三色发射探针已成功应用于多个领域：

• •
  生物医学诊断：检测神经递质（如多巴胺）、维生素（如B₁₂）和癌症标志物（如癌胚抗原CEA），通过色差变化实现半定量可视化分析；
• •
  环境监测：高灵敏度识别水体中的重金属离子（Hg²⁺、Pb²⁺）和爆炸物残留（如TNT）；
• •
  食品安全：同步筛查抗生素（如四环素类）和食源性病原体；
• •
  细胞成像：借助三色信号比率变化实时追踪细胞内pH波动及酶活性动态。

挑战与未来方向

当前技术仍面临发射体间能量转移效率不足、材料生物相容性优化及标准化信号解析算法缺乏等挑战。未来研究需聚焦于开发新型智能响应材料（如AIEgens）、结合微流控芯片实现便携式自动化检测，并引入人工智能辅助色度数据分析，以推动三色发射探针在精准医疗和现场快速检测中的规模化应用。