《Microchemical Journal》：Endo-functionalized macrocycle-based fluorescence sensor array for simultaneous identification of multiple B-vitamins
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•构建荧光阵列传感器的一种简单方法。•对结构差异大的化合物和结构相似的类似物进行同时区分。•在真实的多维生素片剂样品中同时定量多种维生素，具有低基质干扰和微小的预测误差。引言受哺乳动物味觉和嗅觉系统的启发，交叉反应传感器阵列在复杂混合物中区分一组相似分析物方面表现出巨大潜力
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构建荧光阵列传感器的一种简单方法。
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对结构差异大的化合物和结构相似的类似物进行同时区分。
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在真实的多维生素片剂样品中同时定量多种维生素，具有低基质干扰和微小的预测误差。
引言
受哺乳动物味觉和嗅觉系统的启发，交叉反应传感器阵列在复杂混合物中区分一组相似分析物方面表现出巨大潜力 [1]。与依赖对单一目标高特异性的传统“锁钥”传感器不同，这些阵列利用对差异交叉反应信号的平行检测，克服了分析物识别范围狭窄的固有局限性 [2], [3]。通过整合多个集体产生独特响应模式的识别元件，此类阵列为每种分析物生成“指纹状”轮廓，从而实现区分而不需要对单个受体进行选择性结合 [4]。这一策略已在多种应用中证明有效，特别是在生物医学诊断中，复杂的样品基质对传统分析方法构成了重大挑战 [5], [6]。
在各种识别元件中，基于大环的传感器是构建基于阵列的传感器的强大工具，这得益于源于大环效应和非共价相互作用的优异识别能力。通过整合具有不同结构和识别特性的多种大环以及适当的指示剂染料，此类阵列生成独特的响应轮廓，可解码以区分结构多样的物质 [7], [8], [9]。这些传感器在识别生物样品方面显示出前景，并能区分类似物之间细微的结构变化，为临床诊断提供了有价值的工具 [10], [11], [12], [13]。然而，真实样品通常既包含结构不同的分子，又包含其高度类似的衍生物，但当前的研究主要集中在区分结构相似的化合物 [14], [15], [16], [17]，对于此类复杂混合物的区分关注有限。
为应对这一挑战，需要一组结构互补的大环，它们不仅对结构多样的客体具有差异结合偏好，还具有具有 endo 功能化位点的疏水腔，能够分辨密切相关类似物之间的细微结构差异。我们课题组之前报道了一系列符合这些标准的结构不同的大环，具有 endo 功能化的疏水腔 [18], [19], [20], [21], [22]，这能够通过疏水和氢键相互作用在水性介质中有效区分结构多样的有机分子 [23], [24], [25], [26]。这些有利的识别特征使此类大环成为应对复杂分析目标的有前景的候选者。
B 族维生素是此类复杂分析目标的代表性例子。作为人类的必需营养素，B 族维生素在调节各种生理功能方面发挥着不可或缺的作用，包括代谢、生长和 DNA 损伤预防 [27], [28], [29], [30]。由于人体不能自主合成大多数 B 族维生素，补充必须依赖饮食、强化食品和多种维生素产品 [31], [32]。因此，B 族维生素的同时检测和区分对于个人营养评估、疾病诊断和公共卫生干预至关重要，特别是在多种维生素配方的质量控制中 [28], [33]。然而，由于不同类型的 B 族维生素之间存在结构异质性，且维生素异构体之间存在密切的结构相似性，这一任务仍然具有挑战性 [34], [35]。液相色谱和毛细管电泳等传统方法通常需要复杂的优化和昂贵的仪器 [34]。尽管基于大环的传感器已成为 B 族维生素检测的有前景的工具，但现有系统仅限于感知单一 B 族维生素物种，并在复杂基质中受到共存维生素或金属离子的干扰 [36]。
为了克服这些局限性，我们在此开发了一种基于 endo 功能化大环的传感器阵列，用于同时检测和区分多种水溶性 B 族维生素 (方案 1)。由两种基于 endo 功能化四酰胺大环 (H1 和 H2) 的指示剂置换法 (IDA) 传感器组成的二元件阵列，能够区分结构相似的维生素 B2 (VB2) 异构体。随后，引入了一种基于刚性酰胺萘管 (H3) 的 IDA 传感器，将系统扩展为三元件阵列，成功实现了对包括 VB1、VB2、VB3 和 VB9 在内的结构多样的 B 族维生素的同时识别。因此，这种三元件荧光传感器阵列能够区分结构不同的 B 族维生素及其密切相关的异构体。此外，我们成功地利用这种三元件阵列结合支持向量机 (SVM) [37], [38] 在真实样品中同时准确定量了 VB1、VB2 和 VB3，展示了其在营养状况评估以及食品药品监督管理等应用中的潜力。
章节摘要
一般信息
大环分子根据我们之前的文献 [24], [25], [26] 合成。本研究中使用的所有试剂和客体分子均为市售品，除另有说明外，均直接使用而无需进一步纯化。溶剂按购买情况使用或在使用前通过标准实验室程序干燥。超纯水使用创春水处理系统 (型号 CCH-H200) 纯化。荧光 (FL) 光谱是在日立 F-7100 荧光
分子识别及基于大环的传感器阵列构建
为了构建用于区分结构相关 B 族维生素的超分子荧光传感器阵列，我们从之前合成的主体库中筛选了三种具有互补识别特性的水溶性大环 (H1, H2, H3)。H1 和 H2 是 endo 功能化的四酰胺大环，倾向于优先识别具有大 π 表面积和互补氢受体的分子。我们之前的研究表明 H1 结合核黄素 (VB2)
结论
在本研究中，我们开发了一种超分子荧光传感器阵列，用于区分和定量结构多样的 B 族维生素及 VB2 异构体。合理选择了三种具有互补识别特性的 endo 功能化大环来构建该阵列。基于四酰胺大环 (RF@H1 和 PY@H2) 的二元件阵列能够有效地区分 VB2 异构体、FMN 和 FAD。在此基础上，结合 H3（一种酰胺
CRediT 作者贡献声明
Ze-Ping Xiao: 写作 – 原稿，验证，调查，数据整理。Chong-Ying Liao: 验证，调查，数据整理。Huan Yao: 写作 – 审查与编辑，监督，项目管理。Liu-Pan Yang: 写作 – 审查与编辑，监督，资金获取，概念化。Li-Li Wang: 写作 – 审查与编辑，监督，资金获取。
资助
本研究得到了 国家自然科学基金 (编号 22571143)、湖南省科技创新计划 (编号 2025RC3194) 和 湖南省自然科学基金 (编号 2025JJ81091、2026JJ50119 和 2026JJ50124) 的资助。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些关系可能会影响本文中报告的工作。
Ze-Ping Xiao|Chong-Ying Liao|Huan Yao|Liu-Pan Yang|Li-Li Wang
