用于微粘度和潜在指纹检测的多功能TICT基荧光探针的开发

《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：Development of multi-functional TICT-based fluorescent probe for micro viscosity and latent fingerprint detection

　　

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  TICT-AIE活性分子探针VFP具有D-π-A构型，包含喹啉供体和丙二腈受体。
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  Stokes位移在溶液中为5620 cm^?1，在固态中为6918 cm^?1。
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  表现出显著的机械致变色荧光特性。
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  设计用于两大主要应用：黏度传感和潜在指纹检测。
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  经处理后的指纹证实VFP能够保留足够的DNA。

引言

荧光有机小分子探针已被开发应用于基础研究、材料科学、传感和生物成像等领域[1]、[2]。它们因其适合化学修饰的理化特性而受到青睐。通常，分子探针基于共轭供体-受体（D-π-A）荧光团，光激发导致扭曲分子内电荷转移（TICT）态的形成[3]。在这类体系中，荧光效率由荧光探针中柔性单键自由旋转的程度所决定；限制扭转构型中的旋转可有效增强荧光发射[4]。光学和生物医学技术的创新，如有机发光二极管（OLEDs）和荧光生物传感器，依赖于对多种状态（包括黏稠态、聚集态和固态）下荧光颜色或强度发生变化的环境敏感探针[5]。表现出聚集导致猝灭（ACQ）的传统平面共轭荧光团在固态或聚集态下因强烈的π-π相互作用而发生自猝灭。因此，这限制了研究人员在固态中发挥其多功能潜力。聚集诱导发射（AIE）体系在固态或聚集态下表现出可观的发射，这是由于限制分子内旋转激活了辐射途径[6]。类似地，黏致变色染料在黏稠介质中因分子内扭转受限而表现出增强的荧光[7]、[8]。研究表明，这些探针可有效检测微生物污染和变质，并有助于检查细胞膜[4]、[9]。智能材料对外部刺激的反应性使其凭借在安全书写、发光器件、应力传感器、材料、航空、冶金科学和海洋工业中的多功能应用而处于研究前沿[10]、[11]、[12]。

机械致荧光变色（MFC）材料在机械力（研磨、涂抹和压力）下表现出颜色变化，这源于其分子堆积的变化[13]。MFC的性能显著受其固态强发光行为的影响，突显了展现AIE特性的必要性[14]。荧光探针在潜在指纹（LFP）可视化方面的潜力因其对个体的快速、灵敏和选择性识别而备受关注[15]、[16]。由汗液分泌物形成的潜在指纹在犯罪现场往往难以可视化，促使人们开发各种技术和方法来提高匹配算法的准确性并增强嫌疑人的识别精度[17]。当前算法在指纹不完整或受损时难以准确匹配犯罪现场的潜在指纹，因为它们基于LFP的2级特征（嵴线端点、分叉和闭合）。为减少对LFP区域整体完整性的依赖，研究工作集中于提取更详细、更高质量的特征，包括3级特征，如毛孔大小和嵴线形状[18]。

喹啉基化合物具有独特的光物理性质，在水和胶束环境中毒性低，且易于合成。喹啉作为光学增白剂和生物及聚合系统中的探针具有高效性[19]、[20]。然而，关于喹啉基化合物表现出TICT-AIE行为的报道很少[21]。在本工作中，合成了一种基于喹啉-丙二腈的供体-π-受体（D-π-A）荧光探针（VFP），具有多种性质和应用。分子设计纳入强电子受体丙二腈单元和富电子喹啉骨架，从而促进高效的TICT形成和对微黏度变化的显著敏感性。研究采用理论和实验方法探讨探针的光物理行为。根据现有文献，VFP是一种表现出TICT、AIE、MFC、黏致变色和LFP传感等多种特性的智能荧光探针，适用于多种实际应用。

章节摘要

材料与方法

探针（VFP）的合成使用了以下试剂：4-甲氧基苯乙酰胺、丙二腈、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和氯化亚磷酸（POCl₃），购自Loba Chemicals；3,5,5-三甲基环己-2-烯-1-酮由印度BLD Pharma供应。所有溶剂均购自Merck Chemicals，未经进一步纯化直接使用。指纹沉积的基底包括非多孔表面，如载玻片、塑料、铝箔、大理石和

VFP的表征

该合成涉及Knoevenagel缩合反应，结构确认通过FTIR、¹H NMR、¹³C NMR和HRMS实现。FTIR光谱中观察到的特征峰包括3156 cm^?1处的NH伸缩振动吸收带。2217 cm^?1处的强而尖锐的吸收带归因于CN伸缩振动。1647 cm^?1处的强吸收对应于2-氧代-1,2-二氢喹啉环的酰胺CO伸缩振动。共轭CC伸缩

计算研究

为深入探讨电子供体和受体对VFP电荷转移特性的影响，我们使用Gaussian 09程序[33]中的含时密度泛函理论（TD-DFT）进行了量子化学计算。计算采用了B3LYP/6-31G基组[34]。VFP优化几何构型的图形表示见图5a和b。VFP的优化几何构型揭示了略微扭曲的平面结构，且具有

液态食品样品中的黏度检测

VFP在不同果汁中表现出黏度依赖的荧光特性，果汁储存于两种不同温度下：室温（RT，~20°C）和低温（LT，≤5°C），结果清晰反映了各介质的微黏度差异。结果表明了储存于室温（RT）和低温（LT）下果汁的黏度随时间变化及相应的荧光响应（图6）。室温下的果汁逐渐变得浑浊并发出异味

结论

在本研究中，合成并评估了VFP的光物理和传感性质，展现了其对各种刺激的多样性响应。它表现出溶致变色性，在非极性溶剂中发射蓝移，在极性溶剂中红移，证实了ICT和环境极性敏感性。它还表现出显著的MFC特性，研磨（在硬表面摩擦）时从黄色荧光切换为红色荧光，暴露在

利益冲突声明

作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本文所报告的工作。

致谢

作者感谢Maharishi Markandeshwar大学（被认为大学）中央实验室和化学系，以及Vellore理工学院（Vellore）提供的必要研究设施。本研究部分内容受印度专利申请（申请号202611074014）保护。

Savikriti Saini|Selva Kumar Ramasamy|S.K. Ashok Kumar