吲哚基双功能荧光探针：分别高灵敏传感镍离子与铈离子的新型设计

本研究报道了一种新型吲哚基酰腙探针（IPCA），通过四谱联用（1H/13C NMR、IR、HRMS）及单晶X射线衍射确证其EC(O)NEC=双键N构型。该探针可分别通过荧光"开启"（AIE效应）检测Ce3+（LOD=4.24×10?7 M）和荧光"关闭"结合三模传感（比色/比率/荧光）检测Ni2+（LOD=3.15×10?7 M），在pH 3–8范围内实现环境与生物体系中镍/铈离子的高选择性实时监测，为双响应探针设计提供新范式。

　　

随着镍离子在工业中的广泛应用及其神经毒性和致癌风险的证实，以及稀土铈在农业与科技领域的普及伴随的肝肾损伤风险，开发高效离子监测技术迫在眉睫。传统检测方法如原子吸收光谱操作复杂且难以现场实施，而现有单功能探针难以同时满足过渡金属与稀土离子的监测需求。为此，新疆维吾尔自治区自然科学基金支持的研究团队设计出新型吲哚基酰腙探针IPCA，通过创新性的双通道识别机制，分别实现对Ce³⁺和Ni²⁺的高灵敏检测，相关成果发表于《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》。

研究团队运用三项关键技术：① 四谱联用（核磁共振氢谱/碳谱¹H/¹³C NMR、红外光谱IR、高分辨质谱HRMS）完成分子结构表征；② 单晶X射线衍射解析探针的E_C(O)NE_C=双键N空间构型；③ Job曲线法验证探针与金属离子的络合计量比。

研究结果
? Abstract
探针IPCA对Ce³⁺产生聚集诱导发光（AIE）荧光开启响应（检测限4.24×10^?7 M），对Ni²⁺则呈现荧光关闭响应（检测限3.15×10^?7 M），并通过1:1化学计量结合实现三模传感。

? Introduction
基于席夫碱的探针因其易合成、强络合能力成为理想传感平台，但罕见能同时响应稀土与过渡金属离子的双功能探针。

? Materials and instruments
实验采用乙醇体系合成探针，通过紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱分析溶剂效应。

? The aggregation-induced emission (AIE) properties of probe IPCA
探针在乙醇中荧光最强（λ_em=385 nm），在H₂O/EtOH混合体系中，当水占比达90%时因分子聚集引发显著AIE效应，此特性被Ce³⁺特异性增强。

? Conclusion
该探针在pH 3–8范围内具有双通道识别优势：Ce³⁺通过触发探针聚集实现AIE荧光开启，Ni²⁺则基于络合作用淬灭荧光并伴随肉眼可见的比色响应，突破传统单功能探针的局限。

结论与意义
研究首次构建了能分别识别镍、铈离子的吲哚基双功能探针，其核心价值在于：① 通过AIE效应将Ce³⁺检测限降至亚微摩尔级（4.24×10^?7 M）；② 创新性整合荧光淬灭（Ni²⁺）与比色分析实现三模传感，可直接肉眼识别；③ 明确E式构型为传感活性的结构基础。该设计为环境中镍污染与稀土暴露的同步监测提供新技术，尤其适用于现场快速筛查，对评估重金属毒性及稀土生物安全性具有重要实践价值。