基于二氰基异佛尔酮的多功能荧光探针DHP：实现Zn2+和焦磷酸盐（PPi）的水体、活体组织及细胞成像检测

研究人员针对生物体内Zn2+和PPi动态监测的难题，开发了基于二氰基异佛尔酮（DCI）的近红外荧光探针DHP。该探针通过聚集诱导发光（AIE）特性，在THF/HEPES体系中实现对Zn2+（检测限0.13 μM）和PPi（0.39 μM）的高灵敏度、快速响应（4.7秒）双检测，并成功应用于水体检测、植物组织分析及活细胞成像，为疾病诊断提供了新型分子工具。

　　

在生命科学领域，锌离子(Zn²⁺)和焦磷酸盐(PPi)如同细胞中的"分子开关"，调控着从DNA合成到免疫应答的300多种生理过程。然而这些关键分子在体内的浓度变化犹如暗箱操作，传统检测技术常因灵敏度不足或干扰严重而"失明"。更棘手的是，Zn²⁺与PPi在代谢通路中存在协同效应，但现有探针难以实现同步监测。面对这一挑战，中国某研究机构（根据原文未明确机构名称）的科研团队在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》发表突破性成果，他们巧妙利用二氰基异佛尔酮(DCI)的分子特性，设计出新型荧光探针DHP，成功实现了对两种生物标志物的"一箭双雕"式检测。

研究团队采用紫外-可见光谱、荧光光谱、核磁共振氢谱(¹H NMR)和密度泛函理论(DFT)计算等多学科技术手段，系统验证了探针性能。特别值得注意的是，他们创新性地将智能手机RGB分析与传统光谱技术结合，拓展了现场检测的应用场景。

AIE特性验证
通过THF/H₂O混合体系实验，发现DHP在80%含水量时荧光强度达到峰值，证实其独特的聚集诱导发光特性。这种"越聚集越明亮"的现象有效克服了传统DCI衍生物的聚集猝灭(ACQ)缺陷。

Zn²⁺检测性能
在THF/HEPES缓冲体系中，DHP对Zn²⁺展现出惊人的选择性，在660 nm处产生近红外发射，斯托克斯位移达160 nm。理论计算揭示，Zn²⁺与探针中的-C=N和-NH基团形成稳定配位键，引发分子内电荷转移(ICT)效应增强。

PPi接力检测
DHP-Zn²⁺复合物可进一步识别PPi，其作用机制被FT-IR和HRMS证实为Zn²⁺与PPi的强静电相互作用。这种"探针-金属-阴离子"的三元识别模式，为开发级联式传感器提供了新思路。

实际应用展示
研究团队将DHP成功应用于三个维度：智能手机辅助的水体检测显示出与ICP-MS相当的准确性；豌豆幼苗根部Zn²⁺成像揭示其在植物中的分布规律；活细胞实验则首次实现Zn²⁺/PPi代谢过程的动态可视化。

这项研究的突破性在于：DHP创纪录地将检测限推进至亚微摩尔级（Zn²⁺ 1.3×10^-7 M），其近红外发射特性完美避开生物样本的自发荧光干扰。更值得关注的是，该探针构建的"Zn²⁺-PPi"检测闭环，为研究二者在CPPD疾病、神经退行性疾病中的相互作用机制提供了分子工具。这种将基础理论计算（DFT）与实际应用（智能手机检测）紧密结合的研究范式，为功能型荧光探针的设计树立了新标杆。