硫原子修饰的罗丹明-香豆素荧光探针：高选择性检测汞离子的创新策略

《Dyes and Pigments》：Incorporation of a sulfur atom for developing a high-performance fluorescent probe for mercury ions

本文设计了一种基于硫原子修饰的罗丹明-香豆素结构的荧光探针RC1，通过螺内酰胺开环反应实现对Hg2+的高选择性、高灵敏度（检测限23 nM）和可逆检测。该探针具有近零背景荧光、快速响应特性，可应用于斑马鱼和水稻活体成像，并为汞中毒防治提供了新型检测工具（含ICP-MS/AFS等传统方法对比）。

　　

材料与仪器

实验用水为去离子水。化学试剂均为分析纯级别。罗丹明6G购自上海默瑞生物技术有限公司，水合肼由阿拉丁公司提供，劳森试剂由上海鸿百科技公司供应，甲基汞氯化物的乙腈溶液购自南京翌宸生物科技有限公司。氯化汞标准溶液及金属盐（包括CoCl₂、LiCl、CsCl、CuCl₂、NiCl₂、CdCl₂、ZnCl₂、KCl、NaCl、PbCl₂等）均来自商业渠道。核磁共振氢谱（¹H NMR）、碳谱（¹³C NMR）和高分辨质谱（HRMS）用于化合物表征，荧光光谱测试使用荧光光谱仪完成。

荧光探针的设计

探针RC1通过三步合成并经多种技术手段完整表征（附图S6-S8）。通过¹H-¹H COSY数据可精准指认核磁共振峰（附图S10），验证了结构的准确性。在RC1的分子结构中，通过劳森试剂处理R6GH实现了氧原子向硫原子的置换，这一改造旨在通过形成强效的Hg-S键赋予探针对Hg²⁺的特异性识别能力。

结论

本研究成功通过硫原子修饰罗丹明-香豆素缀合结构，开发出高性能汞离子探针RC1。该探针通过螺内酰胺开环反应与Hg²⁺瞬间形成强荧光复合物RC1-Hg，具备近零背景荧光、高灵敏度（检测限23 nM）和优异选择性（超越20种金属离子）。其衍生物RC1-Hg可进一步作为"关-开"型探针用于S^2-检测，实现探针循环利用。RC1还能灵敏响应甲基汞（检测限13 nM），并成功应用于斑马鱼和水稻活体成像，为环境与生物样本中汞形态监测提供了创新工具。