基于荧光增强PCN-224的智能手机辅助比率荧光生物传感器用于汞离子检测

针对食品与环境中的汞离子（Hg2+ ）污染检测难题，研究人员开发了一种基于荧光增强PCN-224（FE-PCN-224）和T-rich适配体的比率荧光生物传感器。通过T-Hg2+ -T特异性结合及光诱导电子转移（PET）效应，实现了Hg2+ 的高灵敏、高选择性检测，并借助智能手机RGB分析实现便携定量。该研究为重金属污染现场监测提供了新策略。

　　

汞离子（Hg²⁺
）作为高毒性重金属，可通过食物链在人体器官中富集，导致神经系统和肾脏不可逆损伤。传统检测方法如电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）虽精准，但设备昂贵且难以现场应用。为此，吉林大学的研究团队创新性地利用金属有机框架（MOFs）材料PCN-224，构建了一种智能手机辅助的比率荧光生物传感器，相关成果发表在《Dyes and Pigments》。

研究团队采用1 M Tris-HCl修饰的PCN-224（FE-PCN-224），发现其能显著增强6-FAM标记适配体（FAM-Apt）的荧光强度，同时自身荧光不受干扰。基于T-Hg²⁺
-T特异性结合及PET效应，Hg²⁺
诱导FAM-Apt构象变化，导致其荧光猝灭，而FE-PCN-224的荧光作为内参信号。通过比率值F₅₁₈
/F₆₅₀
实现Hg²⁺
梯度浓度检测，结合ImageJ和手机RGB分析，开发出便携式定量/半定量检测方案。

主要技术方法

1. FE-PCN-224合成：通过Tris-HCl修饰PCN-224增强荧光；
2. 比率荧光传感：利用FAM-Apt与Hg²⁺
   的T-T错配及PET效应；
3. 智能手机分析：通过RGB通道解析紫外光下溶液颜色变化。

研究结果
Characterization of PCN-224
PCN-224经Tris-HCl修饰后荧光寿命增强，200 μg/mL FE-PCN-224在纯水中使FAM-Apt荧光强度提升14.8倍，且自身稳定性不受Hg²⁺
影响。

Conclusions
该传感器实现了0.1-10 μM Hg²⁺
的灵敏检测，检出限为3.3 nM。FE-PCN-224的荧光增强效应源于Tris-HCl对FAM-Apt的调控，而T-Hg²⁺
-T结构通过PET效应选择性猝灭FAM荧光。结合手机色度分析，为现场检测提供了可靠工具。

意义
该研究不仅为Hg²⁺
检测提供了高稳定性、低成本的解决方案，还拓展了MOFs材料在荧光传感中的应用范式，尤其适用于资源有限地区的环境与食品安全监测。