汞离子检测荧光探针研究进展

臧宏扬　崔佳欣　于跃　孙红蕾　戴志超　夏其英

摘   要：重金属如铅、镉、汞、锌、铜等在工业、农业生产及日常生活中发挥着重要的作用，然而伴随着经济的日益发展和社会的不断进步，其引起的环境污染问题受到人们的广泛关注。重金属离子广泛存在于土壤及水体中，很容易通过食物链进入人体并在体内不断累积，进而诱发许多疾病[1]。汞离子（Hg2+）作为最为常见的有毒重金属离子之一，不仅会对中枢神经系统造成伤害，同时会造成肠胃溃疡、腹泻、呕吐、呼吸困难、肺水肿、呼吸衰竭甚至死亡。因此，建立能够用于汞离子快速、准确定性及定量的检测方法对于环境监测、食品安全及医学诊断等方面具有十分重要的意义。目前，研究者已经报道了多种用于镉、汞离子检测的方法，包括原子吸收/发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法毛细管电泳法等，然而这些传统的分析方法由于受到样品前处理步骤复杂、仪器昂贵等因素的影响，在一定程度上限制了其在汞离子检测方面的应用[2]。与传统的汞离子检测方法相比，荧光分子探针检测技术具有检测灵敏度高、选择性好、操作简便等优点，受到了人们的广泛关注。本文介绍了几种近几年报道的用于汞离子检测的荧光探针检测技术。

关键词：汞离子;荧光探针;检测技术

1    荧光分子探针类型

1.1  荧光增强型分子探针1-CN

Ding等[3]基于ICT机理，利用Hg2+与二硫缩醛的特异性反应，设计合成了一种用于Hg2+检测的荧光增强型分子探针1-CN（见图1A）。探针本身只能发出非常弱的荧光（荧光量子产率为0.008 7），当与Hg2+反应后，探针发出强的橙红色荧光（荧光量子产率达0.53）。

1.2  荧光分子探针RA

Jiao[4]以罗丹明b为荧光发光基团，设计并合成了一种用于汞离子检测的荧光分子探针RA（见图1B）。探针本身由于罗丹明分子处于闭环状态，只能发出非常弱的荧光，当与汞离子作用后，由于罗丹明分子开环，使得探针在可见光区的吸收强度显著增加，荧光发光强度逐渐增强，反应后荧光强度增加约65倍，探针溶液的颜色也随之逐渐由无色变为粉红色。

1.3  荧光双功能检测分子探针

Zhang[5]基于PET机理，以4-氯-7-硝基-2，1，3-恶二唑（NBD-Cl）为母体，将其与消光基团吗啉偶联后，合成了一种用于汞离子比色和比率荧光双功能检测的分子探针（见图1C）。探针的晶体结构表明分子中两个氨基中的氮原子和吗啉中的氮原子参与了汞离子的配位，其配位比为2∶2。实验结果表明，该探针具有良好的水溶性、较高的专一性，且能够用于细胞中溶酶体处汞离子的高灵敏度检测。

1.4  时间分辨荧光分子探针BBAPTA

Cui[6]以铽配合物为发光基团，设计合成了一种用于汞离子检测的时间分辨荧光分子探针BBAPTA（见图1D）。该探针本身由于存在分子内的PET作用，使得探针只能发出很弱的荧光，但是当向探针溶液中逐渐加入汞离子后，汞离子与探针配位，PET作用逐渐消失，使得探针溶液的时间分辨荧光强度逐渐增强，反应完成后其荧光强度增加5倍，对汞离子的检测线达17 nmol/L，且对汞离子的检测具有较好的专一性。与传统的有机荧光分子探针相比，该探针具有超长的荧光寿命（3.14 ms），利用时间分辨荧光检测模式，可以有效地消除本底短寿命荧光信号的干扰。因此，在复杂样品汞离子的高灵敏度检测中具有较大的优势。

1.5  金纳米团簇纳米探针LAAOx-AuNCs

Qiao[7]利用一锅法制备了一种L-氨基酸氧化酶包裹的金纳米团簇纳米探针LAAOx-AuNCs，该探针本身能够发出较强的红色荧光，但是当与Hg2+作用后，由于Hg2+-Au+间强的相互作用，使得探针的红色荧光被淬灭，因此可以用于Hg2+的特异性检测。

1.6  氮掺杂碳量子点纳米探针N-CQDs

Zhang[8]制备了一种具有较高荧光量子产率的氮掺杂碳量子點纳米探针N-CQDs，Hg2+的存在能够有效地淬灭该纳米探针的荧光，可以用于Hg2+的荧光测定，结果表明，该探针对Hg2+具有较好的选择性，被用于自来水及湖水中Hg2+的荧光定量检测。

1.7  上转换荧光纳米探针（N719@UCNPs）

Shi[9]以基于FRET机理，以NaGdF4：Yb3+，Er3+@NaYF4上转换纳米粒子为核，表面偶联上钌配合物N719后，制备了一种用于汞离子检测的上转换荧光纳米探针（N719@UCNPs）。在该探针中，钌配合物N719有两方面的作用，一是可以与上转换纳米粒子发生FRET作用，从而淬灭上转换纳米粒子的荧光，另一方面可以作为识别基团与汞离子发生作用，当与汞离子反应后，其与上转换纳米粒子间的FRET作用消失，使得纳米探针中上转换纳米粒子的荧光恢复。实验结果表明，探针对汞离子的检测线为0.1 μg/mL。

2    结语

随着该领域研究的不断深入，越来越多用于汞离子检测的荧光探针会被开发出来，相信会在食品分析、环境检测及生物诊断等方面起到重要的作用。

[参考文献]

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