近红外苯并噻吨酮基比率荧光探针：生物与水样中 Hg2+可视化检测的新利器

汞离子（Hg2+）威胁环境和生物体健康，传统检测方法有局限。研究人员开发新型比率近红外荧光探针 TM-ND-Hg 检测 Hg2+。该探针响应迅速、选择性好，能用于细胞、斑马鱼及水样检测，助力环境和生物监测。

　　

汞，作为一种毒性极强的重金属，在工农业领域被过度使用，给环境和生物体健康带来了极大的威胁。汞单体在室温下呈液态且具有挥发性，一旦被人体吸入，会引发一系列消化系统紊乱，比如臭名昭著的水俣病，还会对肾脏造成损害，甚至引发严重的精神和神经并发症。不仅如此，汞及其部分盐类还具有致癌性，它们能通过皮肤和呼吸系统对细胞造成损伤，进而永久性地破坏中枢神经系统。这是因为汞与酶、蛋白质和 DNA 中的巯基有着很强的亲和力。在自然环境中，汞离子会在土壤和水体中富集，最终进入人体，成为常见的环境污染物之一。

目前，检测汞化合物的传统方法多种多样，像 PCR 扩增、X 射线微分析、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、原子吸收 / 发射光谱法等。然而，这些方法存在不少缺点。有些方法的检测限过高，无法有效地分析汞含量；有些虽然特异性和准确性高，但依赖昂贵的仪器设备，不适合快速现场检测。相比之下，荧光探针凭借高选择性、高灵敏度、操作简单、成本低以及可可视化检测等优点，受到了广泛关注。不过，现有的用于检测 Hg²⁺的荧光探针大多存在局限性，比如灵敏度较低，激发 / 发射波长处于紫外线或可见光光谱（<750nm）范围内。而近红外（NIR，750 - 900nm）发射荧光探针能穿透皮肤和组织，减少背景干扰，降低对活细胞的光损伤，更适合在活细胞检测中使用。

为了解决上述问题，来自未知研究机构的研究人员开展了一项关于设计和合成新型比率荧光探针用于检测 Hg²⁺的研究。研究成果发表在《Analytica Chimica Acta》上。这项研究意义重大，它为环境和生物监测中 Hg²⁺的检测提供了新的有效手段。

研究人员在此次研究中用到了几个主要关键技术方法。利用核磁共振光谱仪（NMR）、高分辨率质谱仪（HRMS）、紫外 - 可见光谱仪（UV/Vis）和荧光分光光度计等仪器对相关物质进行分析检测。通过对探针与 Hg²⁺作用前后的光谱变化研究，得出实验结论。

传感响应研究

研究人员对探针 TM-ND-Hg 与 Hg²⁺的传感响应展开研究。由于烷基硫醇对 Hg²⁺有很强的亲和力，探针 TM-ND-Hg 的硫代缩醛部分能很容易地转化为醛基，使其与 Hg²⁺发生脱保护反应，转化为 TM-ND。研究人员仔细检测了有 Hg²⁺和无 Hg²⁺条件下探针 TM-ND-Hg 的吸收光谱和荧光光谱，以此来探究该探针检测 Hg²⁺的传感能力。

结论

研究人员设计并合成了一种新型长波长比率荧光探针 TM-ND-Hg，它由荧光报告单元（苯并噻吨酮）和 Hg²⁺响应单元（二硫缩醛）组成。该探针能快速识别 Hg²⁺，稳定性极佳。向 TM-ND-Hg 中加入 Hg²⁺离子后，会产生比率荧光响应，在 794nm 处荧光强度显著增强。这一成果表明，该探针可成功应用于活 A549 细胞、斑马鱼和实际水样中 Hg²⁺的监测，在环境和生物监测领域具有很大的应用潜力。

总的来说，这项研究成功开发出新型比率近红外荧光探针 TM-ND-Hg，有效克服了传统检测方法和现有荧光探针的不足。它能够快速、准确且可视化地检测 Hg²⁺，无论是在环境监测中对水体汞污染的把控，还是生物监测中对细胞、生物体内汞含量的测定，都有着不可忽视的重要意义，为 Hg²⁺检测领域开辟了新的方向，有望推动相关领域的进一步发展。