双发射比率型"开启"荧光探针5C实现环境样本及活细胞中HSO4?的实时检测

针对水相中HSO4?检测难题，研究人员设计出新型比率型荧光探针5C，通过52 nm红移实现"turn-on"响应，检测限达0.55 μM，15秒快速响应，成功应用于环境水样和MCF-7细胞成像，为环境监测和生物医学研究提供新工具。

　　

在环境监测和生物医学领域，氢硫酸根离子(HSO₄^?)的检测一直是个棘手难题。这种广泛存在于工业废水、核废料和生物体内的阴离子，既是农业肥料成分又是酸雨形成元凶，过量会导致土壤酸化、水体污染，甚至引发呼吸麻痹等健康问题。传统检测方法面临仪器复杂、水相干扰强等瓶颈，尤其HSO₄^?高达-1080 kJ/mol的水合自由能使其在水溶液中极难被捕获。

针对这一挑战，中央大学的研究团队在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》发表创新成果。他们巧妙设计出N-羟基-6-((2-(4-甲氧基苯基)喹啉-6-基)氧代)己酰胺(5C)荧光探针，通过羟基和羰基的协同作用，突破水合能壁垒实现HSO₄^?特异性识别。研究采用核磁滴定(NMR)、红外光谱(IR)和密度泛函理论(DFT)验证结合机制，通过Job's plot和Benesi-Hildebrand法确定1:1结合模式，结合常数达5.43×10³ M^?1。

【材料与仪器】
使用TCI等试剂，通过薄层色谱(TLC)监测反应，借助紫外-可见分光光度计和荧光光谱仪完成光学表征，细胞实验采用人乳腺癌细胞(MCF-7)。

【战略设计框架】
基于后功能化策略，将酯类前体5B转化为羟肟酸衍生物5C，显著提升水溶性和识别能力。分子设计利用HSO₄^?的四面体结构特征，通过氢键网络实现特异性结合。

【结论】
该探针展现出三大突破：1) 52 nm比率型红移响应，检测限0.55 μM；2) 15秒超快响应，适用于实时监测；3) 兼具环境水样和活细胞成像功能。固体荧光特性使其可制成试纸，在MCF-7细胞中成功追踪HSO₄^?分布。

这项研究不仅攻克了水相HSO₄^?检测的技术壁垒，更开创性地将环境监测与生物成像功能整合于单一探针。其设计策略为高水合能离子的检测提供了新思路，在工业废水处理、农业环境评估和细胞生理研究等领域具有重要应用价值。正如作者Anju Ranolia在致谢中强调的，该成果得益于大学间的协同合作，彰显了跨机构科研攻关的优势。