基于ESIPT机制的新型比率型荧光探针用于水合肼活体选择性检测与成像研究

本研究针对传统荧光探针在检测水合肼(N2H4·H2O)时存在的自吸收效应和单通道局限，开发了基于激发态分子内质子转移(ESIPT)的比率型探针BBCN。该探针通过氰甲基苯甲酯识别单元实现205 nm大斯托克斯位移和双通道发射(556 nm/645 nm)，在2分钟内完成对N2H4的高选择性检测，为生物系统毒性物质监测提供了新工具。

　　

水合肼(N₂H₄·H₂O)作为重要的化工原料，在航空航天和制药领域广泛应用，但其强毒性和致癌性对生物系统构成严重威胁。传统检测方法面临响应速度慢、选择性差等挑战，尤其在活体环境中难以实现实时监测。针对这一难题，忻州师范学院的研究团队在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》发表研究，通过巧妙设计基于激发态分子内质子转移(ESIPT)的荧光探针BBCN，实现了对水合肼的高效检测。

研究采用紫外-可见光谱(UV-vis)和荧光光谱技术，通过氰甲基苯甲酯与苯并噻唑醛的缩合反应构建探针分子。团队系统考察了探针对N₂H₄的光学响应特性，并验证了其在活体成像中的应用潜力。

【Synthesis of BBCN】
通过甲基-2-氰基苯甲酸酯与3-(苯并[d]噻唑-2-基)-2-羟基-5-甲基苯甲醛的缩合反应制备探针，核磁共振氢谱(¹H NMR)显示特征峰δ 13.21(s,1H)证实了ESIPT活性羟基的存在。

【Evaluation of fluorescence response performance】
UV-vis光谱显示，随着N₂H₄浓度增加(0-250 μM)，471 nm处吸收峰逐渐增强，307 nm处吸收同步上升，395 nm等吸收点证实了1:1化学计量反应。荧光光谱呈现556 nm/645 nm双发射峰，斯托克斯位移达205 nm，2分钟内完成响应。

【Conclusions】
BBCN探针创新性地将识别单元与ESIPT骨架结合，解决了传统探针自吸收干扰和单通道检测的缺陷。其快速响应特性和活体成像适用性，为环境毒物监测和生物医学研究提供了新型分子工具。该工作获得国家自然科学基金(22277104)和山西省自然科学基金(202203021212184)等支持。

研究意义在于：1) 首次实现ESIPT机制与水合肼检测的有机结合；2) 双通道比率检测有效克服环境干扰；3) 大斯托克斯位移减少激发光干扰。这些突破为发展新一代生物相容性荧光探针提供了重要参考。