用于食品腐败和活细胞中H2S检测的半菁染料荧光探针HT-EA的开发与应用

《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：A hemicyanine dye fluorescent probe for the detection of H 2S in food spoilage and living cells

本文报道了一种新型半菁染料荧光探针HT-EA，通过迈克尔加成反应实现对硫化氢（H2S）的高选择性检测。该探针具有响应快速（<4分钟）、灵敏度高（检测限1 μM）及裸眼可视化（溶液由浅橙变无色）等优势，成功应用于食品腐败实时监测（通过试纸条）和活细胞内H2S成像，为食品安全评估和疾病机制研究提供了多功能工具。

　　

亮点

本研究开发了一种基于半菁染料的荧光探针HT-EA，通过迈克尔加成反应实现对H₂S的特异性检测。探针分子采用D-π-A（给体-π-受体）结构，其中苯并吲哚基团作为电子受体（A），萘环作为电子给体（D），通过共轭双键连接形成强分子内电荷转移（ICT）效应。H₂S的亲核加成会破坏共轭结构，导致荧光猝灭（580 nm处信号降低）和溶液褪色（浅橙色变为无色），实现"关-灭"型检测。

材料与仪器技术

所有化学品直接购自商业来源。实验用水为超纯水。核磁共振氢谱（¹H NMR）使用德国布鲁克AVANCE III 400型谱仪测定；紫外-可见吸收光谱和荧光光谱在室温下通过日本岛津UV-1900i型光谱仪和荧光光谱仪（使用1 cm石英比色皿）测试。

HT-EA对H₂S的光谱响应

我们设计了半菁染料荧光探针HT-EA，其结构经¹H NMR、高分辨质谱（HRMS）和¹³C NMR验证（图S1-S3）。富电子的萘环与缺电子的苯并吲哚单元通过C=C双键形成D-π-A相互作用，而H₂S的亲核攻击可使活性C=C双键断裂（共轭消失）。获得探针后，我们系统评估了其光物理响应特性。

结论

总之，我们开发了HT-EA这一通过迈克尔加成破坏ICT效应的H₂S荧光探针。该探针具有快速响应（<4分钟达到平衡）和高灵敏度（检测限1 μM），荧光强度在580 nm处随H₂S浓度线性降低，且伴有裸眼可见的色度变化。我们进一步将HT-EA应用于试纸条制备，实现了食品腐败过程中释放的H₂S气体实时监测，并成功用于活细胞中H₂S的检测。