综述：利用表面活性剂胶束改善化学传感器的光学响应

这篇综述系统阐述了表面活性剂胶束（如SDS、CTAB、TX-100等）与化学传感器（如荧光团、比色探针）协同作用的最新进展（2020年后），重点探讨了其对金属离子（Hg2+、Cu2+等）、阴离子（CN?、HS?等）及生物大分子（如肝素）的检测性能提升机制（如PET、FRET），为设计高灵敏度、高选择性的水相传感系统提供了理论依据。

　　

表面活性剂胶束：化学传感器的增效引擎

近年来，表面活性剂胶束与化学传感器的协同作用成为分析化学领域的研究热点。通过形成超分子胶束结构，这些两亲性分子不仅解决了疏水性传感器在水相中的溶解难题，更显著提升了其对目标分析物的光学响应性能。

胶束传感系统的设计原理

表面活性剂分子由亲水头基和疏水尾链组成，当浓度超过临界胶束浓度（CMC）时，会自发形成球形胶束。这种纳米级容器能够包裹有机荧光探针（如芘、苝二酰亚胺衍生物），并通过以下机制增强传感性能：

1. 1.

   空间限域效应：胶束内核的疏水环境减少荧光团非辐射衰变，如Brij-58胶束中蒽咪唑二酮探针19对Hg²⁺的检测限达9.6 nM；

2. 2.

   电荷协同作用：阴离子表面活性剂（如SDS）与阳离子金属离子（Hg²⁺）的静电吸引可促进传感器-分析物结合，如MA⁺ 1/SDS体系对Hg²⁺的检测灵敏度提高100倍；

3. 3.

   动态平衡调控：CTAB胶束通过降低四唑染料45的pK_a，使其对CN^?的响应从微摩尔级跃升至纳摩尔级。

金属离子检测的突破性进展

汞离子传感器：含色氨酸的探针8在SDS胶束中通过抑制光诱导电子转移（PET），实现对CH₃Hg⁺和Hg²⁺的双重区分（LOD分别为206 nM和9.1 nM）。铜离子传感器：双吲哚甲烷衍生物22与SDS形成的共组装体，通过羧酸基团特异性结合Cu²⁺后产生肉眼可见的橙黄色变化（LOD 20 nM）。

阴离子识别的新策略

氰化物检测：吡啶基探针35在CTAB胶束中与CN^?发生亲核加成，荧光增强达87倍（LOD 66 nM）。硫化氢传感：基于迈克尔加成的香豆素探针31/CTAB体系，通过形成硫醚键实现对HS^?的"关-开"响应（LOD 0.98 μM），成功应用于腐败猪肉的实时监测。

生物医学应用的拓展

胶束系统在复杂基质检测中展现独特优势：

• •

  肝素检测：阳离子PDI-Ala 26/CTAB复合物通过静电作用捕获带负电的肝素，荧光增强5倍（检测限12.5 nM）；

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  黄曲霉毒素B₁筛查：苝二酰亚胺61/SDS组装体通过静态猝灭机制，在谷物样品中实现0.23 nM的超灵敏检测。

未来发展方向

当前研究仍存在胶束结构表征不足、传感器定位模糊等挑战。未来可通过：

1. 1.

   设计具有特定头基（如硫醇、羧酸）的表面活性剂，增强对重金属的特异性捕获；

2. 2.

   开发温度/pH响应型胶束，实现检测条件的智能调控；

3. 3.

   结合人工智能优化多组分胶束配方，如Tween 80/染料阵列对炸药的96%准确识别率。

这种"宿主-客体"协同策略为环境监测、临床诊断等领域提供了新一代检测工具的开发蓝图。