核心功能化1,8-萘酰亚胺超分子聚集体的自组装行为及水中药物荧光传感性能研究

针对水体药物污染物检测难题，研究人员设计了三类新型核心取代1,8-萘酰亚胺（NI）衍生物，通过溶剂依赖性UV-vis/荧光光谱和扫描电镜（SEM）证实其在水相中形成J-聚集体，并实现对抗炎药酮洛芬（LOD=2.3 μM）的高灵敏度检测，为开发便携式水质监测器件提供新策略。

　　

论文解读

水环境中药物残留的监测已成为全球性挑战。非甾体抗炎药、抗生素等污染物通过生活污水和医疗废水持续输入水体，传统处理方法难以有效降解，而现有检测技术如色谱分析法成本高昂且无法现场实施。荧光传感技术凭借其高灵敏度、实时响应和便携性优势，成为解决这一难题的突破口。1,8-萘酰亚胺（NI）衍生物因其优异的π-π堆积自组装特性和可调控发光性能，在超分子传感领域展现出独特潜力，但核心功能化对其聚集行为与传感性能的影响机制尚不明确。

为解决上述问题，来自SAMOTHRACE研究中心的研究团队设计合成了三种核心功能化NI衍生物：Pyrr-NI-Im（吡咯烷核心/咪唑酰亚胺）、Pyrr-NI-Glu（吡咯烷核心/葡萄糖胺酰亚胺）和Mor-NI-Im（吗啉核心/咪唑酰亚胺），系统研究其自组装特性与药物传感性能，成果发表于《Dyes and Pigments》。研究通过溶剂依赖性光谱、变温荧光、SEM形貌表征等技术解析聚集体结构，并构建了针对酮洛芬、双氯芬酸钠等药物的荧光传感平台。

关键技术方法
研究采用核取代合成法制备NI衍生物，通过UV-vis/荧光光谱分析溶剂效应和聚集行为，结合变温实验计算聚集热力学参数，利用SEM观察聚集体形貌。传感性能测试通过滴定药物溶液监测荧光猝灭，采用3σ法计算检测限（LOD）。最优体系Pyrr-NI-Im被进一步负载于滤纸条和聚(3-羟基丁酸酯)薄膜开发固态传感器。

研究结果
1. 光物理性质与自组装行为
溶剂极性实验显示所有衍生物均呈现显著的溶剂致变色效应，证实分子内电荷转移（ICT）特性。在水相中，Pyrr-NI-Im和Pyrr-NI-Glu通过等量聚合途径（isodesmic pathway）形成J-聚集体，表现为红移发射带和增强的量子产率；而Mor-NI-Im因吗啉基团的位阻效应仅在含水DMSO中形成有序聚集体。SEM显示Pyrr-NI-Im聚集体为纳米纤维状结构，长度达数微米。

2. 药物传感性能
在检测非甾体抗炎药时，Pyrr-NI-Im对酮洛芬表现出特异性响应，荧光猝灭率达78%，LOD低至2.3 μM。机理研究表明羧酸基团与咪唑单元间的氢键和静电相互作用是选择性识别的关键。对比实验显示D-葡萄糖胺修饰的Pyrr-NI-Glu对羧酸盐类药物（如双氯芬酸钠）响应更显著，而吗啉衍生物Mor-NI-Im对刚性结构药物卡马西平具有独特识别能力。

3. 固态传感应用
将Pyrr-NI-Im负载于滤纸和生物可降解薄膜后，浸泡于不同浓度酮洛芬溶液仍保持线性猝灭响应，证实其在实际环境监测中的适用性。聚合物薄膜因三维网络结构使检测限进一步降低至1.8 μM。

结论与意义
该研究首次阐明核心胺基取代（吡咯烷/吗啉）与酰亚胺修饰（咪唑/D-葡萄糖胺）对NI衍生物自组装模式及传感性能的协同调控机制：吡咯烷核心促进J-聚集体形成，咪唑单元增强π-π堆积并提供特异性结合位点，而D-葡萄糖胺则通过氢键网络优化水溶性。所开发的Pyrr-NI-Im传感器兼具高灵敏度、快速响应和可器件化优势，为水体药物污染现场检测提供创新解决方案。研究同时证实超分子聚集体作为传感平台的普适性，为设计针对不同污染物的定制化荧光探针奠定理论基础。