基于吡唑并喹啉的荧光传感器对乙腈中锌的TXRF测定的影响

《Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy》：Effect of a pyrazoloquinoline-based fluorescent sensor on TXRF determination of Zn in acetonitrile

【字体：大中小】 时间：2026年09月27日 来源：Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy 3.2

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　　 •PQL3传感器改进了TXRF在挥发性乙腈基质中对锌的分析。•添加传感器后，分析物的回收率从约43–88%提高至约82–114%。•PQL3可能稳定了溶剂蒸发和样品沉积过程中的锌。•双通道方法将荧光传感与TXRF定量相结合。引言锌（Zn）是一种重要的微量元素，在生物系统中发挥

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PQL3传感器改进了TXRF在挥发性乙腈基质中对锌的分析。
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添加传感器后，分析物的回收率从约43–88%提高至约82–114%。
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PQL3可能稳定了溶剂蒸发和样品沉积过程中的锌。
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双通道方法将荧光传感与TXRF定量相结合。

引言

锌（Zn）是一种重要的微量元素，在生物系统中发挥着关键的催化、结构和调节作用，然而过量暴露或缺乏都可能导致严重的生理和环境影响[1], [2], [3], [4]。因此，准确灵敏地测定各种样品基质中的Zn²⁺离子具有重要的分析意义。为此，人们已开发了众多分析方法用于Zn²⁺的灵敏和选择性测定，包括原子吸收分光光度法（AAS）、火焰原子光谱法、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）、阳极溶出伏安法及其他电分析技术[1], [2], [5]。这些技术具有很高的灵敏度和选择性；然而，它们通常需要复杂的样品制备、昂贵的仪器、专门的运行条件以及耗时的测量程序。全反射X射线荧光（TXRF）已被广泛应用于各种工业领域，用于不同类型样品的元素定性和定量分析。与常规X射线荧光（XRF）技术相比，TXRF具有显著更低的检测限（范围为10^?7至10^?12 g），并且能够对多种样品进行多元素分析。此外，TXRF不需要复杂的样品制备，使其成为快速筛查的有价值工具。TXRF光谱仪以其操作简便、设计紧凑、成本低廉为特点，正越来越多地应用于环境、生物、医学和材料科学等多个研究领域。TXRF相比其他光谱技术具有若干优势，例如所需样品量低，这对人体生物流体的分析尤为重要，同时还具备多元素同时分析能力和通过内标法进行便捷定量的优点。此外，低功率台式TXRF系统相比ICP-OES和ICP-MS技术更具成本效益，因为其运行不需要气体或冷却介质。TXRF的另一优势是能够分析复杂的生物液体样品，且使用更简单的样品处理方法，这比其他光谱技术更符合绿色分析化学原则[6]。

TXRF也被成功用于测定各种样品中的锌，包括血清、血浆和干血斑等生物材料、大气颗粒物以及食品样品。这些研究表明，TXRF能够在复杂基质中灵敏可靠地定量分析锌，并证实了其在环境、生物医学和食品分析中的实用性[7], [8], [9], [10]。尽管TXRF具有诸多优势，但在应用于非水性和高挥发性基质时可能存在局限性。特别是，乙腈等有机溶剂以低粘度、低表面张力和高挥发性为特征，这些特性会不利影响样品在反射面上的沉积。溶剂的快速蒸发可能导致残留物形成不均匀、分析物重新分布或在干燥步骤中部分损失。因此，准确TXRF定量所需的理想薄膜条件可能无法满足，从而导致测量精度和重现性降低。

能够作为荧光化学传感器的有机染料是化学领域中一个动态发展的材料类别。荧光传感器在化学、生物学和环境科学等领域中被广泛用于各种样品中金属离子的测定。传感器系统由负责结合金属离子的识别单元和信号单元——通常为荧光团——组成，后者在络合物形成时产生光学响应。大多数荧光传感器在与金属离子结合后其光物理性质会发生变化。它们最重要的应用之一是在生物细胞和环境样品中测定金属离子。它们因具有高分辨选择性、可调灵敏度、使用简便、效率高以及能够提供即时结果而特别适用于金属离子检测。传感器分子中的荧光团单元可包括喹啉、吡唑并喹啉、荧光素、罗丹明、香豆素、芘和席夫碱的衍生物[11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23]。基于1H-吡唑并[3,4-b]喹啉衍生物的传感器已被用于检测Zn²⁺阳离子[24], [25]。

荧光传感器对非水溶液中TXRF测量的影响尚未被研究。本研究考察了荧光传感器对乙腈溶液中锌TXRF测定的影响，并评估了其分析适用性。此外，还考察了一种新型传感器——带有寡酰胺螯合系统的1,3-二苯基-1H-吡唑并[3,4-b]喹啉（PQL3）对Zn²⁺离子的荧光特性。

章节摘要

荧光测量

测量所用的溶剂乙腈购自Sigma-Aldrich，未作处理直接使用。该溶剂在吸收和荧光光谱中未显示可检测信号。实验中使用高氯酸盐形式的锌离子。高氯酸锌购自商业来源，未作处理直接使用。首先配制了Zn²⁺离子和传感器的乙腈溶液。含离子样品中PQL3的浓度为1.15 × 10^?5 M。

Zn离子的TXRF测定

在0.20–1.31 mg L^?1的浓度范围内评估了TXRF方法测定锌的分析性能。选择乙腈作为本研究介质，因其广泛用于分析化学中，特别是在光谱和色谱技术中（例如作为HPLC的流动相）。此外，由于其低粘度、低表面张力和高挥发性，它代表了TXRF分析中的挑战性测试体系，通常会导致

结论

本研究强调了物理化学因素在使用挥发性有机介质制备的样品的TXRF分析中的关键作用。所得结果表明，乙腈中锌测定的准确性不仅取决于仪器性能，还强烈受样品沉积和干燥过程中发生的影响。

所有样品均使用以5.88 mg L^?1最终浓度的镓作为内标进行定量，并使用相同的出厂TXRF校准数据。

CRediT作者贡献声明

Anna Kolbus：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，可视化，验证，监督，资源，项目管理，方法论，调查，经费获取，形式分析，数据整理，概念化。Andrzej Danel：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，资源，方法论，调查，形式分析。Paulina Moskwa：写作 – 审阅与编辑，可视化，方法论，调查，数据整理。Ilona Stabrawa：写作 –

资金支持

本工作由波兰科学部在"区域卓越倡议"计划下提供资助（研究项目 RID/SP/0015/2024/01）。

本出版物由波兰科学与高等教育部在UJK项目（编号 SUPB.RN.25.214）下资助。

本研究由波兰科学与高等教育部在UJK项目（编号 SUPB.RN.25.230）下支持。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

引言