一种由三苯胺衍生的荧光探针，用于特异性检测Cu2+和Ag+离子

《Tetrahedron Green Chem》：A triphenylamine-derived fluorescence probe for specific detection of Cu2+ and Ag+ ions

开发了一种基于三苯胺核心的双靶向化学传感器NSN，可同时检测Cu2?和Ag?，具有低检测限（25.8 nM和51.3 nM）、化学可逆性和实际环境水样应用验证。

　　在现代环境与生物研究中，重金属污染已经成为一个不可忽视的问题。铜离子（Cu2?）和银离子（Ag?）作为两种常见且具有重要应用价值的金属离子，其在自然环境和人类生活中的广泛存在，使得它们的检测和控制显得尤为关键。由于铜离子是人体内仅次于铁和锌的第三重要微量元素，其在生理过程中发挥着不可或缺的作用，如骨骼形成、基因转录和细胞修复等。然而，当铜离子浓度超过安全范围时，如通过污染水源或食物摄入，可能导致严重的健康风险，包括阿尔茨海默病和肾损伤。同样，银离子因其在电子、珠宝、制药和水处理等领域的广泛应用而备受关注，其即使在低浓度下也展现出强大的抗菌特性。然而，银离子的大量使用也带来了环境污染和潜在毒性的挑战，如银离子与酶蛋白的强结合可能干扰正常的生物功能，导致皮肤损伤、银沉积症、头痛和生长迟缓等问题。因此，建立对Cu2?和Ag?离子的快速、准确检测方法，对于保护环境和人类健康具有重要意义。

基于此背景，开发能够同时检测多种重金属离子的传感器成为研究的热点。传统方法多采用单一目标检测技术，但这种方法在面对复杂环境中的多离子干扰时，往往难以满足实际需求。近年来，双通道传感器因其能够在同一时间检测两种不同离子，从而提高检测效率，受到广泛关注。尽管已有多种针对单一金属离子的荧光传感器被报道，如基于罗丹明、香豆素、萘酰亚胺、芘和BODIPY等荧光基团的探针，但专门用于同时检测Cu2?和Ag?的双功能传感器仍然较为稀缺。为解决这一问题，研究人员致力于开发新型双通道传感器，使其能够在实际环境中实现对Cu2?和Ag?的高效、高选择性检测。

在这一研究方向上，本研究团队开发了一种基于三苯胺核心的Y型双目标荧光化学传感器（NSN），该探针通过简单的一步缩合反应合成，由4,4'-(苯基亚氨基)二苯甲醛和2-肼基苯并[d]噻唑构成。NSN不仅具有良好的荧光性能，还能在与Cu2?和Ag?离子结合时产生明显的颜色变化，使其能够在裸眼观察下实现快速检测。这种双通道设计使得NSN能够在复杂环境中对Cu2?和Ag?离子进行同时检测，具备实际应用价值。此外，NSN在实验中表现出优异的特异性与选择性，其对Cu2?和Ag?的检测限分别为25.8 nM和51.3 nM，远低于常规检测方法的限值，表明其具有较高的灵敏度。

为了验证NSN的检测性能，研究人员对多种金属离子进行了实验测试，包括钴、铅、镍、铬、锌、锡、钡、铁、钾、锰、钙、镁、钠、铝和镉等。通过对比实验结果，NSN对Cu2?和Ag?离子表现出显著的识别能力，而对其他金属离子则无明显响应，这进一步证明了其良好的选择性。此外，通过Job’s plot分析和密度泛函理论（DFT）计算，研究人员确定了NSN与Cu2?和Ag?离子之间存在1:1的结合比例，这一发现为NSN的检测机制提供了理论支持。同时，理论计算结合实验研究还揭示了NSN在与金属离子结合时，由于氮配位作用而引发的螯合增强淬灭效应（cheq effect），这一效应是NSN能够实现高效检测的关键。

在实际应用方面，研究人员将NSN应用于实际水样检测，包括自来水、长江水和校园池塘水等。通过对这些水样进行人工污染，并加入不同浓度的Cu2?和Ag?离子，研究人员评估了NSN的回收率。实验结果显示，NSN在实际水样中表现出良好的检测能力，其回收率较高，表明其在实际环境中的适用性。此外，研究人员还成功地将NSN整合到试纸中，使其能够在复杂环境中实现对Cu2?和Ag?离子的快速、可视检测，这一成果为NSN在环境监测领域的应用提供了新的思路。

NSN的功能不仅体现在其对金属离子的检测能力上，还体现在其检测过程的可逆性。研究人员通过Ag?和硫代硫酸根（S?O?2?）的实验，验证了NSN在检测过程中能够实现化学可逆性，这使得NSN不仅能够识别目标离子，还能在离子浓度变化后恢复其原始状态，从而提高了其在实际应用中的稳定性与可靠性。这种可逆性对于环境监测尤为重要，因为实际水样中可能含有多种干扰物质，而NSN能够在这些干扰下保持良好的检测性能，为环境质量评估提供了有力工具。

NSN的设计理念和实验验证结果表明，它是一种具有广泛应用前景的新型双通道荧光化学传感器。该探针不仅能够实现对Cu2?和Ag?离子的快速检测，还能在实际环境中提供准确的检测结果，为环境和公共健康保护提供了新的技术手段。此外，NSN的可逆性特征使其在实际应用中更加可靠，为环境监测提供了更为灵活的选择。因此，NSN的开发不仅推动了荧光化学传感器的发展，也为重金属污染的治理和防控提供了新的方向。

在实际应用中，NSN的功能性得到了充分验证。研究人员通过一系列实验，包括紫外吸收光谱、荧光光谱和时间依赖性测量，评估了NSN的检测性能。实验结果表明，NSN在与Cu2?和Ag?结合时能够产生显著的荧光淬灭效应，同时伴随着颜色变化，这使得其在实际检测中具有较高的灵敏度和特异性。此外，NSN在实际水样中的检测能力也得到了验证，其回收率较高，表明其在实际应用中的可靠性。这一结果不仅证明了NSN在环境监测中的有效性，还为其在其他领域的应用提供了可能性。

NSN的应用不仅限于实验室环境，还具有实际推广价值。研究人员将NSN整合到试纸中，使其能够在复杂环境中实现对Cu2?和Ag?离子的快速、可视检测。这一成果为环境监测提供了一种简便、高效的方法，使得检测过程更加直观和易于操作。此外，NSN的检测过程能够在短时间内完成，且不需要复杂的仪器设备，这一特点使其在实际应用中更加实用。因此，NSN不仅是一种高性能的检测工具，还是一种具有广泛应用前景的环境监测手段。

NSN的成功开发得益于多方面的研究努力。研究人员在材料选择、探针合成和检测机制分析等方面进行了深入探索。通过选择合适的前体物质，研究人员成功合成了NSN，并对其结构进行了全面表征。这一过程不仅提高了NSN的合成效率，还确保了其结构的稳定性。此外，研究人员通过多种实验方法，包括Job’s plot分析、DFT计算和实际水样检测，验证了NSN的检测性能。这些实验不仅揭示了NSN的检测机制，还证明了其在实际环境中的适用性。NSN的开发过程充分体现了科研人员在材料科学、化学分析和环境监测领域的综合能力。

NSN的应用前景不仅限于环境监测，还可能拓展到其他相关领域。例如，在食品安全、饮用水监测和生物医学研究中，NSN的快速、准确检测能力可能具有重要的应用价值。此外，NSN的可逆性特征使其在动态监测中更加可靠，为实时检测提供了可能。因此，NSN的开发不仅为重金属污染的检测提供了新的工具，还可能为其他领域的研究带来新的思路和方法。

总之，NSN作为一种新型双通道荧光化学传感器，其在检测Cu2?和Ag?离子方面表现出优异的性能。该探针不仅能够实现快速、准确的检测，还能在复杂环境中提供可靠的检测结果。NSN的开发为重金属污染的治理和防控提供了新的技术支持，同时也为环境监测和生物医学研究带来了新的可能性。未来，随着NSN在实际应用中的不断验证，其有望成为环境和公共健康保护的重要工具，为相关领域的研究和应用提供新的方向。