羟基香豆素查尔酮荧光探针在植物与活细胞中铜离子检测的应用研究

针对生物体内铜离子(Cu2+)失衡引发的健康风险，研究人员开发了基于羟基香豆素查尔酮衍生物的新型荧光探针。该探针通过羟基与羰基的1:1配位作用，实现水溶液中Cu2+的高选择性检测（LOD=11.2 μM），具有肉眼可见的"红→黄"比色响应和荧光淬灭特性，成功应用于实际样品定量分析及活细胞成像，为环境监测与疾病机制研究提供新工具。

　　

铜作为生命必需微量元素，在人体代谢过程中扮演着关键角色。然而，当肝脏和肾脏中的铜离子(Cu²⁺)浓度超过100-150 μg/dL的正常范围时，可能引发威尔逊病、肌萎缩侧索硬化等严重疾病。传统检测方法面临短波长荧光干扰、组织穿透性差等挑战，亟需开发新型长波长检测工具。山东大学的研究团队在《Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology》发表的研究中，创新性地设计出7-二乙氨基-3-[3-(4-二乙氨基苯基)-丙烯酰基]-4-羟基-色烯-2-酮荧光探针，为解决这一难题提供了新思路。

研究团队主要采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、高分辨质谱(HRMS)和Job's plot分析等关键技术，结合荧光光谱动态监测，系统评估了探针性能。通过对比无羟基取代的类似物，明确了分子结构与性能的构效关系。

【Synthesis of the compounds】

通过香豆素与4-二乙氨基苯甲醛的缩合反应，成功构建含羟基取代的探针分子。核磁共振(¹H/¹³C NMR)表征证实其结构特征，为后续研究奠定基础。

【Photophysical and recognizing properties】

探针展现激发态分子内质子转移(ESIPT)效应，产生614 nm的红光发射（量子产率0.32）。加入Cu²⁺后出现特异性荧光淬灭及红→黄比色变化，检测限达11.2 μM。竞争实验显示对Cu²⁺的选择性高于其他金属离子20倍以上。

【Conclusions】

该研究创制的羟基香豆素查尔酮探针具有三大优势：1）长波长发射减少生物样本自发荧光干扰；2）羟基-羰基协同配位实现高选择性识别；3）成功应用于饮用水、饮料及植物样本检测。活细胞成像实验证实其优异生物相容性，为铜代谢异常相关疾病研究提供可视化工具。

这项工作的创新性在于：通过分子结构精准调控，将ESIPT效应与配位化学相结合，克服了传统铜离子探针的波长限制。相比课题组前期工作，二乙氨基的引入使溶解度提升3倍，荧光强度增加40%。实际样本检测回收率达95-105%，在环境监测和临床诊断领域展现出重要应用价值。国家自然科学基金和山东省自然科学基金的资助保障了研究的深入开展，相关技术已申请中国发明专利。