新型D-π-A结构荧光探针CTB：实现水/土壤样本、活细胞、植物及斑马鱼中N2H4的高灵敏定量监测与生物成像

《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：A new D-π-A-type fluorescent probe for sensitive and quantitative monitoring and bioimaging of N 2H 4 in various water/soil samples, living cells, plants and zebrafish

本文推荐一种基于咔唑的新型D-π-A结构荧光探针CTB，通过比色/荧光双信号实现肼（N2H4）的超快速（30秒）、高选择性（LOD=24.6 nM）检测。其创新性在于结合棉签/试纸可视化平台，成功应用于环境（水/土壤/水稻）及生物样本（细胞/植物/斑马鱼）中N2H4的实时监测，为环境毒理学和生物医学研究提供突破性工具。

　　

Highlight

本研究开发了一种新型D-π-A结构比色/荧光双功能探针CTB，以咔唑为荧光团，乙烯基（CH=CH）作为N₂H₄识别位点。N₂H₄的加入通过亲核加成反应显著改变CTB的吸收/荧光光谱，该机制经高分辨质谱（HRMS）、核磁共振（¹H NMR）和密度泛函理论（DFT）验证。

Reagents and instruments

试剂与仪器详见ESI。

Synthesis of probe CTB

参照文献方法合成化合物2、3和5。探针CTB的合成如Scheme 1所示：将化合物5（90 mg, 0.31 mmol）、化合物3（62 mg, 0.26 mmol）与哌啶（2滴）在无水乙醇中回流6小时，过滤得到暗紫色沉淀。

The optical responses of CTB to N₂H₄

紫外-可见吸收光谱显示，CTB（10 μM）在465 nm处具有显著吸收峰，加入N₂H₄后该峰消失并伴随溶液颜色从紫红变为无色。荧光光谱显示N₂H₄诱导的ICT效应阻断使荧光强度增强18倍。

Conclusion

CTB探针凭借超快响应（30秒）、超低检测限（24.6 nM）和卓越生物相容性，成为环境样本（水/土壤/水稻）和活体系统（细胞/植物/斑马鱼）中N₂H₄监测的理想工具，为环境健康与生物医学研究开辟新途径。