铜离子比率荧光探针的研究进展

铜离子比率荧光探针的研究进展

赵媛;陈涛;孙绍发

【摘要】In recent years,ratiometric fluorescent probe as a new visual detection method,has received extensive attentions.Ratiometric fluorescent probe improves the dynamic response range through the change of peak intensity ratio.In addition,through the establishment of internal standard,the interference of variable factors have been greatly weakened,such as probe concentration,temperature,polarity,pH value of environment,stability of the probe,and the quantitative detection of target analytes has realized.Ratiometric fluorescent probe has been widely applied to detect heavy metal ions.The synthetic methods and the design ideas of copper ion(Cu2+) ratiometric fluorescent probes in recent years are reviewed in this paper.And the application prospect and development direction of Cu2+ ratiometric fluorescent probe in the analysis and detection are prospected.The results reveal that selectivity,sensitivity and visual degree of Cu2+ ratiometric fluorescent probe have remarkably improved,and the probe will be expected to be one kind of widely used functional fluorescent sensors with excellent performances.%比率荧光探针作为一种可视化的新型检测方法,近年来受到广泛关注.比率荧光探针通过峰强度比值的变化扩大动态响应的范围,通过建立内标极大地削弱探针浓度、温度、极性、环境pH值、稳定性等可变因素的干扰,实现对目标物质的定量分析,被广泛应用于重金属离子的检测.综述了近年来铜离子(Cu2+)比率荧光探针的合成方法和设计思路,并展望了Cu2+比率荧光探针在分析检测中的应用前景和发展方向.Cu2+比率荧

光探针在选择性、灵敏度和可视化程度方面都有了较大的提升,有望成为一种性能优良、应用广泛的功能型荧光传感器.

【期刊名称】《化学与生物工程》

【年(卷),期】2017(034)006

【总页数】6页(P12-17)

【关键词】比率荧光探针;铜离子;检测

【作者】赵媛;陈涛;孙绍发

【作者单位】湖北科技学院非动力核技术研发中心,湖北咸宁 437100;湖北科技学院核技术与化学生物学院,湖北咸宁 437100;湖北科技学院非动力核技术研发中心,湖北咸宁 437100;湖北科技学院核技术与化学生物学院,湖北咸宁 437100;湖北科技学院非动力核技术研发中心,湖北咸宁 437100;湖北科技学院核技术与化学生物学院,湖北咸宁 437100

【正文语种】中文

【中图分类】O653

铜作为一种重要的金属元素，广泛应用于人们生活中，是人体内含量第三丰富的过渡金属元素[1]，在人体生理活动中扮演着重要的角色，是众多金属酶形成的催化剂[2]。尽管铜对人类有着不可磨灭的贡献，但是水环境和生物体内富集的铜会对生态系统造成不可逆伤害，当人类长时间接触过量的Cu2+后会对器官和神经系统造成一定的损伤[3]。目前已经开发了很多检测Cu2+的方法，如：ICP-MS[4]、AAS/AES[5]、电化学法[6]、表面等离子体共振传感器[7]、基于金银纳米颗粒修饰的纳米探针[8]、表面增强拉曼散射技术[9]、量子点[10]、荧光受体[11]、动态

光散射技术[12]等。不同检测方法适用于不同的检测环境。与传统检测方法相比，荧光探针法有着无可比拟的优势，如：选择性好、灵敏度高、操作简单、响应速度快、不需复杂前处理、对样品无破坏、不受外界环境干扰、成本低等，是近几年研究得较广泛、较透彻的检测方法。

荧光探针对目标物质的检测原理是基于荧光探针中的信号响应单元与目标物质的特异性结合，引起光学(荧光、颜色或发光)性质的变化，从而实现对目标物质的分析与检测。如图1所示。

荧光探针的信号输出模式主要有3种：开-关模式(荧光猝灭型)、关-开模式(荧光增强型)、比率模式。荧光猝灭型探针灵敏度较低，误判率较高，选择性较差。荧光

增强型探针通常具有较低的光学背景，能够达到更低的检出限，具有更高的灵敏度和选择性。比率荧光探针通过峰强度比值的变化扩大动态响应的范围，通过建立内标极大地削弱探针浓度、温度、极性、环境pH值、稳定性等可变因素的干扰，从而实现对目标物质的定量检测，同时也可实现对目标物质的可视化检测。比率荧光探针作为一种新型的荧光探针检测技术近年来得到快速发展和广泛应用。

Cu2+与其它生物分子结合可作为一种检测用探针。Cu2+荧光探针的输出模式大

多是荧光猝灭型。作者在此对Cu2+比率荧光探针的设计、合成及应用进行了综述。无机比率荧光探针主要是基于量子点、金银纳米粒子、碳点等纳米材料的复合型荧光探针，发光效率高，检测灵敏度高，是一种很有前景的检测方法。

量子点因发光效率高而被广泛应用于分析检测中。2013年，Yao等[13]设计合成

了一种单激发双发射比率荧光探针，实现了对Cu2+的可视化检测。该探针由2种量子点组成，一种是包埋在二氧化硅微球中发射红色荧光的CdTe量子点

(650QDs，λem=650 nm)；另一种是裸露在外的发射绿色荧光的CdTe量子点(550QDs，λem=550 nm)。当Cu2+与之接触后，绿色荧光量子点的荧光逐渐猝灭，红色荧光量子点的荧光逐渐增强，通过这种比率荧光双发射信号的输出可实现