一种基于吩噻嗪的荧光探针，通过信息通信技术（ICT）驱动，用于选择性检测Cu2?和Fe3?离子

《Journal of Molecular Structure》：An ICT-Driven Phenothiazine-Based Fluorescent Probe for Selective Detection of Cu2? and Fe3? Ions

双响应ICT荧光探针PDABOH通过-NH和-OH配位Cu2?、Fe3?实现高灵敏度检测（纳摩尔级），EPR验证淬灭机制，兼具低细胞毒性和生物成像能力，适用于环境与生理体系监测。

　　近年来，金属离子在生物系统和环境监测中的重要性日益凸显。这些离子不仅是维持生命活动不可或缺的组成部分，而且在人体内发挥着关键作用。然而，金属离子的浓度往往非常微小，通常在微摩尔浓度范围内。这种微小的浓度变化可能引发一系列不良后果，包括营养缺乏或毒性反应，进而导致多种疾病。因此，对这些金属离子进行实时、准确的监测成为一项重要任务。尤其是在生物医学和环境科学领域，开发能够同时检测多种金属离子的高效探针显得尤为迫切。

为了应对这一挑战，科学家们致力于设计具有高度选择性和灵敏度的化学传感器。其中，荧光探针因其独特的优势，如低成本、高灵敏度以及能够在时间和空间上提供精确的检测能力，受到广泛关注。这些探针在体外成像和生物系统分析中展现出极大的应用潜力。然而，传统方法在检测痕量金属离子时往往面临成本高、设备复杂和操作困难等问题，限制了其在实际应用中的普及性。

在这一背景下，研究团队成功开发了一种基于苯并噻唑结构的新型ICT（内分子电荷转移）荧光探针PDABOH。该探针通过引入-NH和-OH官能团，使其能够高效识别和结合Cu2?和Fe3?两种金属离子。其设计思路充分利用了ICT机制，使得探针在与目标金属离子结合后能够产生显著的荧光变化。这种变化不仅能够用于检测，还能够帮助区分不同的金属离子，从而实现高选择性的监测。

PDABOH的荧光特性在与Cu2?和Fe3?离子结合后发生了明显变化。具体表现为，原本较强的荧光信号被显著抑制，同时伴随着新的发射波段的出现。这种现象表明，PDABOH能够与Cu2?和Fe3?形成稳定的N-O螯合物，从而改变其电子结构，导致荧光猝灭。这种猝灭机制通过电子顺磁共振（EPR）光谱分析得到了验证，进一步证明了PDABOH在识别这两种金属离子方面的有效性。

此外，PDABOH在检测过程中表现出优异的性能。其对Cu2?和Fe3?离子的检测灵敏度达到了纳摩尔级别，显示出极高的检测能力。同时，该探针在复杂样品中表现出良好的抗干扰能力，确保了检测结果的准确性。更重要的是，PDABOH能够快速响应金属离子的变化，使得其在实时监测中具有显著优势。这些特性使其在生物医学和环境监测领域都具有广阔的应用前景。

在实际应用中，PDABOH展现出良好的性能。通过对其在水样中的定量分析，研究团队发现该探针在生理介质中具有良好的稳定性，能够有效检测出微量金属离子。这表明PDABOH不仅适用于实验室研究，还具有实际应用的潜力。此外，PDABOH在细胞成像中的表现也十分出色。通过MTT实验验证，该探针对活细胞的毒性较低，使其能够在细胞内进行安全的荧光成像。这一特性使得PDABOH成为一种理想的生物探针，能够用于监测细胞内金属离子的动态变化。

值得一提的是，PDABOH在细胞内的摄取能力较强，特别是在MCF-7细胞中表现出更高的摄取效率。这种高效的细胞内化能力不仅有助于其在生物系统中的应用，还为金属离子的体内监测提供了新的思路。通过荧光成像技术，研究团队能够直观地观察到PDABOH在细胞内的分布情况，从而进一步验证其在生物医学中的应用价值。

PDABOH的设计和合成过程充分考虑了其在不同环境下的适用性。研究团队通过分子结构的优化，使其能够同时识别Cu2?和Fe3?两种金属离子。这种双重响应能力使其在生物系统和环境监测中都具有独特的优势。通过密度泛函理论（DFT）计算，研究团队进一步阐明了PDABOH的ICT性质及其电子结构的变化，揭示了其在与金属离子结合后电子分布的规律性。

综上所述，PDABOH是一种具有双重响应能力的新型ICT荧光探针，能够高效识别和检测Cu2?和Fe3?两种金属离子。其独特的分子结构和优异的性能使其在生物医学和环境监测领域都具有重要的应用价值。通过实验验证，PDABOH在检测过程中表现出高选择性、高灵敏度和良好的抗干扰能力，同时具备较低的细胞毒性，能够安全地用于活细胞成像。这些特性使得PDABOH成为一种理想的生物探针，为金属离子的实时监测和动态分析提供了新的工具。