近红外荧光探针TCB实现HSO3?/SO2与黏度的超快速双检测及其在食品与活体系统中的应用

本研究针对食品工业和生物体内HSO3?/SO2监测需求及黏度异常相关疾病诊断难题，开发了基于ICT/TICT机制的双功能近红外荧光探针TCB。该探针在692 nm波长处实现对HSO3?的10秒级超快响应（检测限0.182 μM）和黏度变化的广谱检测，成功应用于斑马鱼、水稻根系的活体成像及食品样品检测（回收率91.5%-111.5%），为环境监测和生物医学诊断提供新工具。

　　

在食品工业中，亚硫酸盐（HSO₃^?）作为"双刃剑"添加剂广泛用于防腐保鲜，但其过量摄入可能引发呼吸道疾病；同时，其代谢产物二氧化硫（SO₂）既是大气污染物又是人体内源性气体信号分子。另一方面，细胞黏度异常与高血压、阿尔茨海默病等重大疾病密切相关。传统检测方法面临响应速度慢、无法实时动态监测等瓶颈，亟需开发新型分子工具。

针对这一挑战，河南某高校的研究团队在《Bioorganic Chemistry》发表研究，创新性地设计出基于噻吩香豆素-巴比妥酸体系的近红外荧光探针TCB。该探针通过分子内电荷转移（ICT）和扭曲分子内电荷转移（TICT）双重机制，首次实现HSO₃^?的10秒级超快速检测（较现有技术提速6倍以上），同时具备黏度响应功能，在692 nm近红外窗口展现出独特的双信号输出特性。

研究团队采用核磁共振波谱（¹H/¹³C NMR）和高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS）进行探针表征，通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱分析光学性能。利用共聚焦显微镜完成活细胞成像实验，并以斑马鱼和水稻根系作为模型验证实际应用效果。食品样本检测选用市售食品和自来水作为实际样本。

【Sensing mechanism study】部分揭示：TCB通过HSO₃^?与烯烃的迈克尔加成反应实现特异性识别，D-π-A结构使ICT过程产生强荧光。黏度增加会限制分子旋转，抑制TICT效应导致荧光增强。这种双机制使探针在复杂体系中保持高准确性。

【Conclusion】部分总结：TCB具有三项突破性优势：（1）创纪录的10秒级响应速度；（2）双参数独立检测能力，HSO₃^?检测限达0.182 μM；（3）宽范围黏度响应（1.0-865.6 cP）。在活体实验中，首次实现水稻根系HSO₃^?吸收动态的可视化追踪，为农作物重金属修复研究提供新方法。

这项研究的意义在于：首次将超快响应概念引入硫化物检测领域，其双参数检测能力可同步反映细胞微环境变化。食品检测中111.5%的回收率表明其抗干扰能力优异，为食品安全监管提供可靠工具。研究获得国家自然科学基金（22407004）和河南省重点研发专项（232102310402）支持，相关技术已在国际联合光电功能材料实验室进行转化研究。该成果为开发新一代多功能分子探针树立了标杆，在环境监测和精准医疗领域具有广阔应用前景。