基于苯并噻吩酮的近红外荧光探针TM-BTPA-Pd的开发及其在生物成像和水样中Pd0检测的应用

本研究针对钯（Pd）的环境与生物毒性问题，开发了一种基于苯并噻吩酮的新型近红外荧光探针TM-BTPA-Pd。该探针以烯丙基碳酸酯为响应位点，具有大斯托克斯位移（251 nm）、高灵敏度（0.12 μM）、快速响应（30秒内）及优异选择性，可实现活细胞、斑马鱼和水样中Pd0的可视化检测，并通过智能手机颜色识别技术实现便携分析，为环境与生物监测提供了创新工具。

　　

钯（Pd）作为铂族元素的核心成员，在汽车催化剂、医药合成和电子工业中扮演着关键角色。然而，其环境迁移性和生物累积性带来的毒性问题日益凸显——海洋贻贝暴露于Pd会导致氧化应激和摄食抑制，人类接触可能引发过敏、急性毒性甚至癌症。传统检测方法如原子吸收光谱虽精准，但存在设备昂贵、操作复杂等局限，亟需发展高效便捷的检测技术。

针对这一挑战，天津理工大学的研究团队创新性地设计了一种基于苯并噻吩酮骨架的近红外荧光探针TM-BTPA-Pd。该探针巧妙融合了硫代吡喃丙二腈核心结构、三苯胺电子供体以及烯丙基碳酸酯响应单元，通过Tsuji-Trost催化反应实现对Pd⁰的特异性识别。相关成果发表于《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》。

研究采用紫外-可见光谱、荧光光谱和密度泛函理论（DFT）计算等方法验证探针性能。关键实验技术包括：1）光谱分析表征探针光学特性；2）智能手机RGB颜色识别系统构建便携检测平台；3）斑马鱼模型评估生物相容性；4）实际水样加标回收实验验证实用性。

【Sensing response of TM-BTPA-Pd to Pd⁰】
光谱实验显示，探针与Pd⁰反应后吸收峰从506 nm红移至547 nm，溶液颜色由紫变橙，荧光强度显著增强。检测限达0.12 μM，且30秒内完成响应，对Pd²⁺/Pd⁴⁺及其他金属离子具有绝对选择性。

【Conclusion】
TM-BTPA-Pd展现出四大优势：1）近红外发射（665 nm）降低生物背景干扰；2）251 nm超大斯托克斯位移避免自吸收；3）智能手机颜色识别实现现场检测；4）成功应用于活细胞、斑马鱼肝肠组织及地表水样检测。DFT计算揭示了反应过程中分子轨道能级变化机制。

该研究突破了传统钯检测技术的时空限制，首创将苯并噻吩酮骨架用于Pd⁰探针设计，为环境毒理学研究和生物医学监测提供了革命性工具。特别是智能手机辅助检测模式的开发，使得非专业人员也能在资源有限地区实施精准监测，对推动全球重金属污染防控具有重要实践意义。