基于新型近红外荧光探针NRK-BD的铜离子智能可视化检测及生物成像研究

针对环境与食品中Cu2+污染监测难题，研究人员开发了基于呫吨骨架的"turn-on"型近红外荧光探针NRK-BD。该探针具有170 nm大斯托克斯位移、1.5 s快速响应及81 nM低检测限，成功应用于水体/蔬菜检测及4T1细胞/活体小鼠成像，为食品安全与生物医学研究提供创新工具。

　　

铜离子作为生命必需元素，其失衡会引发从贫血到神经退行性病变等一系列健康问题。随着工业排放和农业化肥滥用，环境中Cu²⁺污染日益严重，通过食物链威胁人类健康。传统检测方法如原子吸收光谱(AAS)需复杂前处理，而现有荧光探针又受限于短发射波长、小斯托克斯位移等缺陷。针对这些技术瓶颈，来自国内研究机构的研究人员开发了新型近红外荧光探针NRK-BD，相关成果发表于《Dyes and Pigments》。

研究团队采用核磁共振(¹H/¹³C NMR)和高分辨质谱(ESI-HRMS)验证探针结构，通过密度泛函理论(DFT)计算阐明识别机制。利用4T1细胞系和小鼠模型进行生物验证，并采集市售蔬菜样本进行实际应用测试。

【Synthesis of NRK-BD】
通过四步反应构建含呫吨-喹啉核心的探针分子，关键中间体经核磁确认，终产物收率达40%。

【Preparation and characterization】
光谱实验显示探针在MeCN/H₂O体系中对Cu²⁺具有特异性响应，Job's plot证实1:1配位模式，ESI-HRMS检测到[NRK-BD+Cu]²⁺加合物峰(m/z 423.0568)。

【Conclusion】
该探针突破性地实现了三大优势：170 nm大斯托克斯位移有效避免自吸收；1.5秒超快响应满足即时检测需求；81 nM检测限优于多数报道探针。在pH 6.5-8.5范围内稳定性突出，成功构建的智能手机检测平台可定量分析实际水样。

特别值得注意的是，探针通过颜色变化（无色→紫色）实现蔬菜中Cu²⁺的裸眼检测，并在活体层面验证了其穿透深层组织的能力。这项工作为环境监测和疾病机制研究提供了双重技术支撑，Yan-Jun Zhu等作者在文中特别致谢国家自然科学基金(22101076)和河南省自然科学基金(252300420129)的资助。