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在生命科学与环境研究中，检测金属离子意义重大。研究人员合成了氨基葡萄糖水杨醛席夫碱（GAS）和氨基葡萄糖 - 4 - 亚硝基水杨醛席夫碱（GANS），发现它们对 Al3+和 Zn2+离子有高选择性和敏感性，在细胞成像等方面有应用潜力。
在生命的奇妙旅程中，金属离子扮演着不可或缺的角色。它们广泛参与众多生命过程，在工业和日常生活中也有着重要用途。然而，“成也萧何，败也萧何”，过量的金属离子往往会带来意想不到的危害。比如铁元素，作为人体中含量最丰富的过渡金属，它在氧气运输和 DNA 合成中发挥着关键作用，但一旦含量失衡，就可能引发细胞损伤、肝炎甚至神经退行性疾病。锌元素同样如此，它参与基因转录、免疫功能调节等诸多生理过程，一旦失衡，与阿尔茨海默病、帕金森病等多种疾病紧密相关。铝元素在工业生产中应用广泛，却也被怀疑与阿尔茨海默病、骨骼异常等健康问题存在关联。
当前，检测这些金属离子的方法主要依赖昂贵的仪器，如毛细管电泳、电感耦合等离子体原子发射光谱法、火焰原子吸收光谱法等，不仅成本高昂，操作也较为复杂，难以满足快速、便捷检测的需求。因此，开发一种高选择性、高灵敏度、生物相容性好且检测迅速的方法迫在眉睫。
在这样的背景下，研究人员开启了探索之旅。他们成功合成了两种氨基葡萄糖席夫碱，分别是氨基葡萄糖水杨醛席夫碱（Glucosamine salicylidene，GAS）和氨基葡萄糖 - 4 - 亚硝基水杨醛席夫碱（Glucosamine - 4 - nitrosalicylidene，GANS），并将其作为水溶性化学传感器，用于检测铝离子（Al3+）和锌离子（Zn2+）。相关研究成果发表在《Carbohydrate Research》杂志上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是化学合成技术，通过微波辐射法，分别让氨基葡萄糖与水杨醛、5 - 硝基水杨醛进行一步缩合反应，成功制备出 GAS 和 GANS；其次利用多种光谱技术，如紫外 - 可见光谱（UV - vis）、荧光光谱，进行离子检测性能研究，通过荧光滴定、绘制工作曲线（jobs plot）等实验，深入分析传感器与金属离子的相互作用。
在合成与表征方面，GAS 的合成、晶体结构表征及相关计算研究此前已有报道，其结构通过1H - NMR、13C - NMR、高分辨率质谱（HRMS）、红外光谱（IR）和单晶 X 射线衍射技术得以确认。由于其分子结构中含有芳香羟基，能够与阳离子有效形成氢键，使其具备作为阳离子传感器的潜力。
在离子检测性能研究中，通过 UV - vis、荧光滴定、结合常数测定和 jobs plot 实验发现，GAS 和 GANS 对铝离子和锌离子展现出高选择性和敏感性。其中，GAS 对 Al (III) 和 Zn (II) 离子的检测限分别低至 0.19μM 和 0.25μM 。并且，根据 Benesi–Hildebrand 方法计算得出，GAS 与 Al (III) 的结合常数为 1428.57M-1，与 Zn (II) 的结合常数高达 15000 M-1。
在实际应用研究中，该传感器展现出了令人惊喜的潜力。在固态表面检测中，能够有效识别铝离子和锌离子；在 HEK - 293 细胞系的荧光细胞内成像实验中，也成功实现了对离子的成像检测，这为细胞内金属离子的实时监测提供了新的可能。
研究结论表明，GAS 是一种对铝离子和锌离子具有卓越灵敏度和选择性的新型氨基葡萄糖衍生物。通过多种实验方法，充分验证了其在检测这两种离子方面的优势。该研究成果意义重大，为金属离子检测领域开辟了新方向。这种新型传感器不仅检测限低、结合常数高，而且在固态表面和细胞内成像等实际应用中表现出色，有望在生物医学、环境监测等领域得到广泛应用，为相关疾病的早期诊断、环境中金属离子污染的快速检测提供有力的技术支持。同时，研究中使用的微波合成法以及多种光谱检测技术，也为后续类似传感器的开发和研究提供了重要的方法参考，推动着整个金属离子检测领域不断向前发展。
