基于吡啶胺的荧光探针多模式检测pH、三价离子（Cr3+ /Al3+ /Fe3+ ）、同型半胱氨酸及羟基自由基的研究

针对多刺激响应材料开发难题，研究人员设计合成两种新型吡啶胺基荧光探针BTPAT-PA和BAT-PA，通过D-A-D结构实现pH、Cr3+ /Al3+ /Fe3+ 、Hcy和•OH的多重检测，灵敏度达10?7 mol/L级，并开发便携试纸和细胞成像应用，为疾病标志物检测提供新工具。

　　

在环境监测和疾病诊断领域，如何实现多种生物标志物的快速精准检测一直是科学界面临的挑战。传统单刺激响应材料难以满足复杂场景需求，而多刺激响应系统又受限于分子设计复杂性和稳定性问题。尤其对于同型半胱氨酸（Hcy）——这个与心血管疾病密切相关的含硫氨基酸，以及羟基自由基（•OH）——最具破坏性的活性氧物种，现有检测方法往往需要复杂设备或存在交叉干扰。与此同时，三价铬离子（Cr³⁺
）在葡萄糖代谢中的双重作用也亟需高灵敏度监测工具。

江西师范大学的研究团队在《Dyes and Pigments》发表的研究中，创新性地将2-氨基嘧啶电子受体与三苯胺/蒽电子给体结合，构建了BTPAT-PA和BAT-PA两种D-A-D结构探针。通过紫外-可见光谱、荧光光谱和核磁共振等技术，证实这两种材料不仅能实现pH触发的可逆色变，还可通过1:1配位模式检测Cr³⁺
（检测限达1.31×10^?7
mol/L）。更巧妙的是，BTPAT-PA通过不同共价结合路径实现了Hcy（橙色→紫色）与•OH的双模式区分，而BAT-PA则专一性响应•OH（绿色荧光猝灭）。研究团队进一步将材料制成试纸，成功应用于实际样本检测，并通过细胞实验证实其优异的膜穿透性和低细胞毒性。

关键技术包括：1）分子工程构建D-A-D结构调控ICT效应；2）利用质子化/去质子化循环实现pH响应；3）金属配位化学实现Cr³⁺
定量；4）自由基特异性共价标记技术；5）细胞荧光成像验证生物相容性。

【Solvatochromic properties】
通过溶剂极性实验证实ICT效应：BAT-PA在极性溶剂中发射红移达147 nm，摩尔消光系数超4.0×10⁴
L·mol^?1
·cm^?1
，表明强电荷分离特性。

【Acid-responsive behavior】
pH响应实验显示：两种探针在pH<4时发生双位点质子化，荧光量子产率下降90%，且经过10次酸碱循环仍保持稳定性，证实可逆开关特性。

【Selective recognition】
选择性实验表明：BTPAT-PA对Hcy的检出限为0.28 μM，比半胱氨酸选择性高50倍；而•OH可使BAT-PA荧光在30秒内完全猝灭。

【Metal ion sensing】
Cr³⁺
检测中形成[Cr(PA)₂
]³⁺
复合物，Job's plot证实1:1结合模式，溶液颜色由黄变橙，不受Na⁺
/K⁺
干扰。

该研究突破了多刺激响应探针的设计瓶颈，其创新性体现在三方面：首先，2-氨基嘧啶的双功能位点设计（质子化+金属配位）简化了分子结构；其次，供体基团的空间位阻（三苯胺）和刚性共轭（蒽）分别解决了固态荧光猝灭和光稳定性问题；最后，正交响应机制实现了多靶标区分检测。这些发现不仅为糖尿病、心血管疾病相关标志物检测提供了新方法，其刺激响应变色特性在防伪加密领域也展现出应用潜力。研究建立的分子设计范式，为开发下一代智能传感材料提供了重要参考。