CN115286534A - 一种特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器及其制备方法和应用 - Google Patents

一种特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115286534A
CN115286534A CN202210443947.4A CN202210443947A CN115286534A CN 115286534 A CN115286534 A CN 115286534A CN 202210443947 A CN202210443947 A CN 202210443947A CN 115286534 A CN115286534 A CN 115286534A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chemical sensor
group
infrared fluorescence
infrared
fluorescence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210443947.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115286534B (zh
Inventor
朱美庆
庞晓慧
赵立博
王毅
凡福港
刘喜娜
杨晓凡
万杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Polytechnic University
Original Assignee
Anhui Polytechnic University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Polytechnic University filed Critical Anhui Polytechnic University
Priority to CN202210443947.4A priority Critical patent/CN115286534B/zh
Publication of CN115286534A publication Critical patent/CN115286534A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115286534B publication Critical patent/CN115286534B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00—Carboxylic acid nitriles
    • C07C255/61—Carboxylic acid nitriles containing cyano groups and nitrogen atoms being part of imino groups bound to the same carbon skeleton
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00—Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/30—Preparation of carboxylic acid nitriles by reactions not involving the formation of cyano groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N21/643—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" non-biological material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2601/00—Systems containing only non-condensed rings
    • C07C2601/12—Systems containing only non-condensed rings with a six-membered ring
    • C07C2601/16—Systems containing only non-condensed rings with a six-membered ring the ring being unsaturated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1007—Non-condensed systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/55—Design of synthesis routes, e.g. reducing the use of auxiliary or protecting groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

本发明涉及有机小分子荧光探针领域，公开了一种特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器及其制备方法和应用，2‑（3‑（（E）‑4‑（（E）‑4‑（二乙氨基）‑2‑羟基苄叉）氨基）苯乙烯基）‑5，5‑二甲基环己‑2‑烯‑1‑亚基）丙二腈，其可以特异性检测环境水样和生物体内的Hg2+。本发明制备过程简单，原料易得，成本低廉，结构稳定，并且具有较好的细胞膜通透性以及较低的细胞毒性，可进入活细胞和斑马鱼组织中并与外源Hg2+发生反应，产生可肉眼分辨的强烈红色荧光；通过各种分析物进行干扰实验得出该近红外荧光化学传感器可以在各种干扰物下对Hg2+有着优越的选择性，对常见生物分子有着很强的抗干扰能力。

Description

一种特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器及其制备方法 和应用
技术领域
本发明涉及有机小分子荧光探针领域，具体讲是一种特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器的制备及其应用。
背景技术
社会的进步和经济的发展带来的环境问题引起人们的普遍关注，其中重金属污染严重威胁人类及环境的安全。人类对重金属的过度暴露已成为紧迫的全球性公共卫生问题。尽管许多重金属元素对生命来说是必不可少的，但它们在毒性水平下也可能对人类、动物、植物和微生物造成不可逆的危害。我国于2021年组织起草了《关于进一步加强重金属污染防控的意见》，全面推进重金属污染防控已成为我国生态文明建设的重要举措。因而，系统地探究重金属对生物健康的负面影响，揭示重金属胁迫下生物体内活性物质的分布转化规律是函待解决的科学与技术难题。
汞作为一种危害人类健康和生态系统的全球性污染物，以多种形式存在于自然界中。汞污染的来源主要有矿产开采、化学制造、垃圾焚烧、化石燃料的燃烧等途径。汞具有较高的神经系统、免疫系统、生殖系统、心血管毒性以及致癌性等，其形态不同，毒性差异也很大。例如有机汞易被机体吸收，它可以穿透血脑屏障危害机体的中枢神经系统，而无机汞的主要靶向器官是肾脏，可引起肾小管坏死以及蛋白尿。不仅如此，Hg2+进入机体后还会与血浆蛋白结合，并随血液循环输送到全身各处，严重威胁机体健康。
目前，用于检测汞离子的方法有很多种，如气相色谱法、液相色谱法、原子吸收光谱法和电化学法等。然而，这些技术也有其自身的缺点，如设备昂贵、操作复杂、难以实现实时监控。荧光探针法具有灵敏度高、选择性好、操作简单等独特的优点。因此，越来越多的荧光探针被开发用于环境污染物的检测。然而，迄今为止开发的荧光探针仍存在响应时间慢、检测条件复杂、选择性差等缺点。因此，迫切需要开发一种具有高选择性、快速响应时间、肉眼检测、能够检测实际水样中Hg2+的新型荧光探针。
综上，选择(E)-2-(3-(4-氨基苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2- 烯-1-亚基)丙二腈为荧光母体结构，并利用2-羟基-4-二乙氨基苯甲醛对 (E)-2-(3-(4-氨基苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈上氨基进行修饰，猝灭自身的荧光，提高其灵敏度，有望开发出能够特异性识别Hg2+并可应用于细胞和活体组织成像的新型荧光化学传感器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器的制备及其应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明第一个目的是开发出一种可选择性检测环境污染物Hg2+的近红外荧光化学传感器，该近红外荧光化学传感器可在其他分析物干扰下区分 Hg2+的存在。
本发明第二个目的是提供一种可特异性检测环境污染物Hg2+的近红外荧光化学传感器的制备方法。
本发明第三个目的是研究一种能够可视化溶液、细胞以及活体中外源性Hg2+迁移分布规律的方法。
一种特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器为2-(3-((E)-4-((E) -4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2- 烯-1-亚基)丙二腈，其分子式为C30H32N4O，合成路径如下：
Figure RE-RE-GDA0003866160850000031
上述特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器的制备操作步骤如下：
(1)荧光母体(E)-2-(3-(4-氨基苯乙烯基)-5，5-二甲基环己 -2-烯-1-亚基)丙二腈合成具体操作步骤如下：
①将2.0g(10.7mmol)双氰基异佛尔酮和1.59g(12.8mmol)4- 氨基苯甲醛溶解在50mL的EtOH中；
②在步骤①的混合溶液中缓慢加入5滴哌啶(0.25mL)后，溶液回流4小时后停止反应；
③将步骤②所得的混合溶液在4℃的温度条件下放置0.5小时以沉淀出固体，将固体过滤并用10mL乙醇洗涤三次，以橙色固体形式获得荧光基团(E)-2-(3-(4-氨基苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基) 丙二腈(2.4g，78％产率)；
(2)荧光探针2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈合成具体操作步骤如下：
①将2.0g(6.91mmol)步骤(1)得到的荧光基团(E)-2-(3-(4- 氨基苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈溶解在20mL 的茄形瓶中，并在搅拌状态下将1.5当量的Et3N缓慢加入烧瓶中；
②在N2氛围下通过恒压滴液漏斗向步骤①中烧瓶的混合物中缓慢加入 1.60g(8.3mmol)2-羟基-4-二乙氨基苯甲醛，并将混合物在环境温度下搅拌直至反应完成；
③将步骤②所得的混合物用饱和10mL NaHCO3水溶液(3×10mL)洗涤 3次，并用无水MgSO4干燥，最后减压蒸除溶剂，粗品经硅胶柱纯化，洗脱液为CH2Cl2，获得荧光探针2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2- 羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈(2.1 g，65.4％产率)。
所述近红外荧光化学传感器的应用，用于Hg2+特异性的检测。
所述近红外荧光化学传感器用于溶液体系中Hg2+的检测操作步骤如下：
(1)将所述近红外荧光化学传感器用缓冲液配制成浓度10μM的工作液，所述缓冲液由体积比为1:9的磷酸缓冲盐溶液(PBS)和二甲基亚砜(DMSO) 配制成，缓冲液的pH值为7.4；
(2)取60份3.0mL浓度10μM的近红外荧光化学传感器溶液，向其中分别加入120μL浓度为5×10-5M的待测分析物，待测分析物共20 种，每种待测分析物由3个平行单元组成一组，反应得到60份反应物，反应物中分析物最终浓度为100μM，反应完全后分别对60份反应物进行荧光强度测定；
(3)结果表明Hg2+能够提高近红外荧光化学传感器工作液荧光强度；该近红外荧光化学传感器仅仅可以与Hg2+发生荧光增强反应，即所述近红外荧光化学传感器实现特异性识别Hg2+。
所述近红外荧光化学传感器用于试纸上Hg2+的检测操作步骤如下：
(1)制作所述近红外荧光化学传感器检测试纸，用二氯甲烷将所述近红外荧光化学传感器配制成浓度10μM的工作液，再将若干大小形状一致的滤纸浸入所述工作液30分钟，取出滤纸并晾干，得到试纸；
(2)将100μM 20种不同分析物的水溶液，分别滴加到对应的20张试纸上；再放入365nm激发波长的紫外灯下观察；
(3)结果表明仅滴加Hg2+溶液的试纸荧光颜色从无色变为红色，其他分析物并未使试纸发生任何改变，即该检测试纸能够简单快速的检测出环境污染物Hg2+。
所述近红外荧光化学传感器用于HeLa细胞中Hg2+的检测操作步骤如下：
(1)所述近红外荧光化学传感器工作液的制备
用缓冲液将所述近红外荧光化学传感器配制成浓度20μM的工作液；所述缓冲液中磷酸缓冲盐溶液(PBS)和二甲基亚砜(DMSO)的体积比为1：9，缓冲液的pH值为7.4；
(2)取A、B、C、D四组实验组；
A组为空白对照组：未经任何处理的HeLa细胞，为A组被检测物；
B组为Hg2+处理对照组：用100μL浓度50μM的Hg2+在含5×104个HeLa 细胞的孔板中与HeLa细胞孵育30分钟，得到用于检测的B组被检测物；
C组为近红外荧光化学传感器处理对照组：用100μL浓度20μM的近红外荧光化学传感器在含5×104个HeLa细胞的孔板中与HeLa细胞孵育30分钟，得到用于检测的C组被检测物；
D组为近红外荧光化学传感器与Hg2+处理组：用100μL浓度20μM近红外荧光化学传感器预处理含5×104个HeLa细胞的孔板30分钟，然后与100 μL浓度50μΜHg2+一起孵育30分钟，得到用于检测的D组被检测物；
(3)将上述A组被检测物、B组被检测物、C组被检测物和D组被检测物分别放置在激发波长范围为520-550nm的荧光显微镜下观察；
(4)荧光成像结果显示A组被检测物、B组被检测物和C组被检测物均未发现有荧光；而D组被检测物显示出明显的红色荧光；荧光成像结果表明所述近红外荧光化学传感器能够进入HeLa细胞并与外源性Hg2+发生反应，产生强烈的红色荧光，实现HeLa细胞中外源性Hg2+的特异性检测。
所述近红外荧光化学传感器用于斑马鱼中外源Hg2+的检测操作步骤如下：
(1)所述近红外荧光化学传感器工作液的制备
用缓冲液将所述近红外荧光化学传感器配制成浓度为20μM的工作液，所述缓冲液由磷酸缓冲盐溶液(PBS)和二甲基亚砜(DMSO)按体积比1：1 配制成，缓冲液的pH值为7.4；
(2)取A、B、C、D四组实验组
A组为空白对照组：未经处理过的3日龄斑马鱼，得到用于检测的A组被检测物；
B组为Hg2+处理对照组：用10mL浓度50μM的Hg2+与发育正常的3日龄斑马鱼孵育30分钟，得到用于检测的B组被检测物；
C组为近红外荧光化学传感器处理对照组：3日龄斑马鱼用10mL浓度 20μM的所述近红外荧光化学传感器处理30分钟，得到用于检测的C组被检测物；
D组为近红外荧光化学传感器与Hg2+处理组：3日龄斑马鱼用10mL浓度 50μM的Hg2+孵育30分钟，然后在使用20μM的所述近红外荧光化学传感器处理30分钟，得到用于检测的D组被检测物；
(3)将A组被检测物、B组被检测物、C组被检测物和D组被检测物分别放置在激发波长为520nm的荧光显微镜下观察；
(4)结果显示A组被检测物、B组被检测物和C组被检测物未发现有荧光；而D组被检测物显示出明显的红色荧光；荧光成像结果表明所述近红外荧光化学传感器能够进入斑马鱼体内并与外源性Hg2+发生反应，产生强烈的红色荧光，实现特异性检测外源性Hg2+。
所述近红外荧光化学传感器用于环境水样中Hg2+的检测操作步骤如下：
(1)所述近红外荧光化学传感器工作液的制备
用缓冲液将所述近红外荧光化学传感器配制成浓度10μM的工作溶液；所述缓冲液由磷酸缓冲盐溶液(PBS)和二甲基亚砜(DMSO)按体积比1:9配制成，缓冲液的pH值为7.4；
(2)待测环境水样的制备
用于环境水样中外源性Hg2+检测时，采集不同区域的环境水样，并将其通过100μm水相滤膜过滤，得到处理后的环境水样；向处理后的环境水样中添加0.1μM、0.5μM和1.0μM的Hg2+
(3)向近红外荧光化学传感器工作液中添加不同待测环境水样，利用荧光光谱仪对反应液进行检测；
(4)Hg2+的回收率达到84-103％，结果表明近红外荧光化学传感器工作液能够在环境水样中定量的检测Hg2+的存在。
本发明与现有技术相比，具有如下改进及优点：
(1)本发明所述近红外荧光化学传感器制作步骤简单，原料易得，易于合成，仅通过两步反应完成该近红外荧光化学传感器的合成，反应条件温和。
(2)本发明利用2-羟基-4-二乙氨基苯甲醛修饰(E)-2-(3-(4-氨基苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈阻断(E)-2-(3- (4-氨基苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈分子内电荷转移过程，淬灭荧光基团荧光，然后所述荧光化学传感器被检测物Hg2+能够同时与荧光化学传感器上亚胺基团的N原子和羟基上的O原子相互作用络合产生复合物(ESI MS[M+H]+，m/z：666.2132)，荧光化学传感器分子内电荷转移过程被打开产生红色荧光；因此该荧光化学传感器能够特异性识别Hg2+，并且可排除溶液及生物体中常见分析物的干扰荧光化学传感器，该近红外荧光化学传感器具有潜在的应用性价值；见图5，含近红外荧光化学传感器的试纸条能够快速高效的对水环境中的Hg2+进行特异性识别和初步的定量检测。
(3)该近红外荧光化学传感器logP＝6.85，属于亲脂性化合物，比较容易进入细胞，具有较好的细胞膜通透性。
(4)该近红外荧光化学传感器能够定量检测水环境中的痕量Hg2+。
(5)该近红外荧光化学传感器具有较低的细胞毒性。如图7所示，在浓度为40μM的近红外荧光化学传感器存在下，HeLa细胞的存活率仍有85％以上，表明该近红外荧光化学传感器具有较低的细胞毒性。
(6)该近红外荧光化学传感器具有良好的活体成像潜力。如图7结果所示，未处理的HeLa细胞在用近红外荧光化学传感器和Hg2+分别孵育30分钟后显示出显著的红色荧光，而其他处理组的HeLa细胞中未观察到荧光变化；如图7所示，当斑马鱼与近红外荧光化学传感器(20μM)和Hg2+(50μM)分别孵育30分钟后，在荧光显微镜下观察到红色荧光。然而，当其他处理组的斑马鱼未观察到明显的荧光变化。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1为2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基) 苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈与Hg2+反应产物的高分辨质谱图；
图2为2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基) 苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈与Hg2+反应前后的核磁共振氢谱图；
图3为不同因素对2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈检测Hg2+的影响(a：溶剂种类；b：溶剂比例；c：pH；d：反应时间)；
图4为在2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈的工作液中加入不同分析物等化合物反应的荧光发射和紫外光谱图；
图5为2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基) 苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈与Hg2+的荧光发射光谱图；
图6为2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基) 苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈与Hg2+试纸与不同分析物的紫外发光图；
图7为2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基) 苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈对HeLa细胞中外源性 Hg2+的荧光显微成像图；
图8为(2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈对3日龄斑马鱼中外源性Hg2+的荧光显微成像图。
具体实施方式
下面将结合附图1至图8对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
近红外荧光化学传感器2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2- 羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈的特征在于它由两部分组成，其中2-羟基-4-二乙氨基作为识别基团，(E) -2-(3-(4-氨基苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈为信息报告基团。所报告近红外荧光化学传感器上
2-羟基-4-二乙氨基苯甲醛修饰(E)-2-(3-(4-氨基苯乙烯基)-5， 5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈阻断(E)-2-(3-(4-氨基苯乙烯基) -5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈分子内电荷转移过程，淬灭荧光基团荧光，然后所述被检测物Hg2+能够同时与荧光化学传感器上亚胺基团的N原子和羟基上的O原子相互作用络合产生复合物(ESI MS[M+H]+，m/z： 666.2132)，荧光化学传感器分子内电荷转移过程被打开产生红色荧光，从而实现对Hg2+的特异性检测。
下面结合实施例对本发明进一步描述
实施例1
用于识别Hg2+的近红外荧光化学传感器的制备方法
本发明所述近红外荧光化学传感器为2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈，具体制备过程如下：
Figure RE-RE-GDA0003866160850000101
(1)荧光母体(E)-2-(3-(4-氨基苯乙烯基)-5，5-二甲基环己 -2-烯-1-亚基)丙二腈合成具体操作步骤如下：
①将双氰基异佛尔酮(2.0g，10.7mmol)和4-氨基苯甲醛(1.59g， 12.8mmol)溶解在EtOH(50mL)中。
②在混合溶液中缓慢加入5滴哌啶(0.25mL)后，溶液回流4小时后停止反应。
③将混合溶液在4℃放置0.5小时以沉淀出固体，将固体过滤并用10 mL乙醇洗涤三次(3×10mL)。以橙色固体形式获得荧光基团(E)-2- (3-(4-氨基苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈(2.4g， 78％产率)。
(2)荧光探针2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈合成具体操作步骤如下：
①将(E)-2-(3-(4-氨基苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1- 亚基)丙二腈(2.0g，6.91mmol)溶解在含有20mL的茄形瓶中，并在搅拌状态下将1.5当量的Et3N缓慢加入烧瓶中；
②然后在N2氛围下通过恒压滴液漏斗向混合物中缓慢加入2-羟基-4-二乙氨基苯甲醛(1.60g，8.3mmol)，将混合物在环境温度下搅拌直至反应完成。
③然后，将混合物用饱和NaHCO3水溶液(3×10mL)洗涤3次，并用无水MgSO4干燥，最后减压蒸除溶剂，粗品经硅胶柱纯化，洗脱液为CH2Cl2，获得荧光探针2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈(2.1g，65.4％产率)。
(3)2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基) 苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈表征结果如下：
核磁共振碳谱：13C NMR(151MHz，DMSO-d6)δ170.63，164.06， 161.74，156.47，152.31，149.72，137.66，134.82，133.70，129.61， 129.18，122.93，121.77，114.38，113.56，109.24，104.60，97.30，44.41，42.80，40.47，40.45，40.33，40.00，39.63，38.69，32.11， 27.90，13.01。核磁共振氢谱：1H NMR(600MHz，DMSO-d6)δ13.55(s， 1H)，8.73(s，1H)，7.71(d，J＝8.2Hz，2H)，7.32(ddd，J＝32.2， 24.5，16.1Hz，5H)，6.86(s，1H)，6.31(d，J＝8.9Hz，1H)，6.04 (d，J＝2.3Hz，1H)，3.38(q，J＝7.1Hz，4H)，2.58(s，2H)， 2.53(s，2H)，1.10(t，J＝7.0Hz，6H)，1.00(s，6H).高分辨质谱：HRMS(ESI，m/z)calcd for[C21H19Br2NO4S+H]+:464.2654，found: 465.2640。
所述近红外荧光化学传感器为2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基) 丙二腈
Figure RE-RE-GDA0003866160850000121
式(I)。
本发明所述近红外荧光化学传感器2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈对Hg2+的识别机理如下：
Figure RE-RE-GDA0003866160850000131
(1)本发明所述近红外荧光化学传感器，2-(3-((E)-4-((E) -4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2- 烯-1-亚基)丙二腈与Hg2+发生反应，被检测物Hg2+能够同时与荧光化学传感器上亚胺基团的N原子和羟基上的O原子相互作用络合产生复合物(ESI MS[M+H]+，m/z：666.2132)，荧光化学传感器分子内电荷转移过程被打开产生红色荧光，从而实现对Hg2+的特异性检测。图1-2显示了该近红外荧光化学传感器与Hg2+反应产物的高分辨质谱和核磁共振图谱；
(2)结果排除了溶液及生物体中常见分析物的干扰，且检测限低至0.016 μM，该检测限相对于大多数同类型Hg2+荧光化学传感器具有很大的优势。
实施例2
用于溶液体系中近红外荧光化学传感器对Hg2+的识别影响因素筛选
(1)将实施例1中所制备的近红外荧光化学传感器用不同溶剂配制成浓度为10μM的近红外荧光化学传感器溶液，所述溶剂分别为二甲基亚砜 (DMSO)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈(Acetonitrile)、二氯甲烷 (CH2Cl2)、氯仿(CHCl3)、四氢呋喃(THF)、甲醇(Methanol)、乙醇(EtOH)、丙酮(Acetone)、乙酸乙酯(EA)；向不同溶剂配制好的3.0mL浓度为10μM的近红外荧光化学传感器溶液中分别对应加入100μM Hg2+，每种溶液设置三个平行；反应完全，得到30份反应物，分别对30份反应物进行荧光强度测定。图3a可以看出二甲基亚砜对于2-(3-((E)-4-((E) -4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2- 烯-1-亚基)丙二腈识别Hg2+的效果最好，因此后续选择二甲基亚砜作为溶剂进行试验。
(2)将实施例1中所制备的近红外荧光化学传感器用不同比例的二甲基亚砜与磷酸缓冲盐溶液(PBS)配制成浓度为10μM的近红外荧光化学传感器溶液，所述比例分别为1：9、2：8、3：7、4：6、5：5、6：4、7：3、 8：2、9：1；向使用不同比例二甲基亚砜配制好的3.0mL浓度为10μM 的近红外荧光化学传感器溶液中分别对应加入100μM Hg2+，每种溶液设置三个平行；反应完全，得到27份反应物，分别对27份反应物进行荧光强度测定。图3b可以看出磷酸缓冲盐溶液(PBS)与二甲基亚砜比例为1:9 时，对于2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基) 苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈识别Hg2+的效果最好，因此后续选择磷酸缓冲盐溶液(PBS)与二甲基亚砜比例为1:9作为溶剂比例进行后续试验。
(3)将实施例1中所制备的近红外荧光化学传感器用缓冲液配制成浓度为10μM的近红外荧光化学传感器溶液，所述缓冲液由体积比为1:9的磷酸缓冲盐溶液(PBS)和二甲基亚砜(DMSO)配制成；设置缓冲溶液pH为2， 3，4，5，6，6.5，7，7.4，8，9，10，11，12；向不同pH浓度为10μ M的近红外荧光化学传感器溶液中分别对应加入100μM Hg2+，每种溶液设置三个平行；反应完全，得到39份反应物，分别对39份反应物进行荧光强度测定。图3c可以看出pH对于2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基) -2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈识别Hg2+的影响较小，考虑到后续在生物体内进行成像实验，因此选择生理pH为7.4作为后续实验溶液的pH。
(4)将实施例1中所制备的近红外荧光化学传感器用缓冲液配制成浓度为10μM的近红外荧光化学传感器溶液，所述缓冲液由体积比为1:9的磷酸缓冲盐溶液(PBS)和二甲基亚砜(DMSO)配制成，缓冲液的pH值为7.4；向配制好的浓度10μM的近红外荧光化学传感器溶液中加入100M的Hg2+，进行荧光强度测试；上述检测体系每隔1分钟检测一次，直至荧光强度达到平衡为止；图3d结果表明2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2- 羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈与 Hg2+反应约10分钟达到平衡。
实施例3
用于溶液体系中Hg2+的选择性检测
(1)将实施例1中所制备的近红外荧光化学传感器用缓冲液配制成浓度为10μM的近红外荧光化学传感器溶液，所述缓冲液由体积比为1:9的磷酸缓冲盐溶液(PBS)和二甲基亚砜(DMSO)配制成，缓冲液的pH值为7.4；
(2)用10μM的近红外荧光化学传感器溶液选择性的对溶液中的Hg2+进行检测；
取60份3mL浓度10μM的近红外荧光化学传感器溶液，向其中分别加入120μL浓度为5×10-5mol/L的种待测分析物，待测分析物共20种，每种待测分析物由3个平行单元组成一组，共得到60份反应物；20种待测分析物为色氨酸(Try)、半胱氨酸(Cys)、苏氨酸(Thr)、酪氨酸(Tyr)、组氨酸(His)、谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp)，碘化钾(KI)，氯化钙(CaCl2)，氟化钠(NaF)，氯化镁(MgCl2)，氯化锰(MnCl2)，氯化钴(CoCl2)，硝酸铁(Fe(NO3)3)，氯化银(AgCl)，氯化镍(NiCl2) 和氯化铵(NH4Cl)，氯化汞(HgCl2)，以上分析物浓度均为100μM；
(3)反应完全，得到60份反应物，分别对60份反应物进行荧光强度测定；
(4)图4a表示Hg2+存在与否条件下检测体系荧光强度的结果，结果显示仅Hg2+的荧光强度和紫外吸收强度有了明显的增强，即2-(3-((E)-4- ((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈对Hg2+具有较高的特异性；不仅如此，图4b显示了该近红外荧光化学传感器对Hg2+的抗干扰能力结果，结果表明其他干扰分析物并不会影响近红外荧光化学传感器对Hg2+的响应；综上，所述近红外荧光化学传感器可以特异性识别Hg2+，并具有较强的抗干扰能力。
实施例4
用于溶液体系中近红外荧光化学传感器对Hg2+的识别灵敏度
(1)将实施例1中所制备的近红外荧光化学传感器用缓冲液配制成浓度为10μM的近红外荧光化学传感器溶液，所述缓冲液由体积比为1:9的磷酸缓冲盐溶液(PBS)和二甲基亚砜(DMSO)配制成，缓冲液的pH值为7.4；
(2)用10μM的近红外荧光化学传感器溶液对不同浓度(0M，1.0 M，2.0M，3.0M，4.0M，5.0M，6.0M，7.0M，8.0M， 9.0M，10.0M)的Hg2+进行荧光检测；
(3)向配制好的33份3.0mL浓度10μM的近红外荧光化学传感器溶液，分别对应加入不同浓度(0M，1.0M，2.0M，3.0M，4.0M， 5.0M，6.0M，7.0M，8.0M，9.0M，10.0M)的Hg2+，每个浓度设三组平行单元；
(4)反应完全，得到33份反应物，分别对33份反应物进行荧光强度测定。
(5)由图5a可见，Hg2+能够提高近红外荧光化学传感器溶液荧光强度，随着Hg2+浓度的不断的增大，近红外荧光化学传感器溶液的荧光强度随之增强；图5b显示近红外荧光化学传感器溶液的荧光强度与Hg2+的浓度呈较好的线性关系(R2＝0.9849)，计算得到近红外荧光化学传感器对Hg2+的检测限低至0.016μM，即该近红外荧光化学传感器能够定量检测溶液中痕量 Hg2+的存在。
实施例5
近红外荧光化学传感器试纸显色
用于滤纸上Hg2+检测时，用二氯甲烷和近红外荧光化学传感器配制成浓度 20μM的工作液；具体操作过程如下：
(1)制作所述近红外荧光化学传感器的检测试纸，用二氯甲烷将所述近红外荧光化学传感器配制成浓度10μM的工作液，再将若干大小形状一致的滤纸浸入近红外荧光化学传感器工作液30分钟，取出滤纸并晾干；
(2)100μM色氨酸(Try)、半胱氨酸(Cys)、苏氨酸(Thr)、酪氨酸(Tyr)、组氨酸(His)、谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp)，碘化钾(KI)，氯化钙(CaCl2)，氟化钠(NaF)，氯化镁(MgCl2)，氯化锰(MnCl2)，氯化钴(CoCl2)，硝酸铁(Fe(NO3)3)，氯化银(AgCl)，氯化镍(NiCl2)和氯化铵(NH4Cl)，氯化汞(HgCl2)的水溶液，分别滴加到制备好的近红外荧光化学传感器滤纸上；
(3)放入365nm激发波长的紫外灯下观察；
(4)裸眼和在365nm激发波长紫外灯下观察试纸条变化；
(5)由图6可见，Hg2+存在下试纸条的荧光颜色变化为红色荧光，即检测出环境污染物Hg2+；结果表明所述的近红外荧光化学传感器试纸条能够快速检测出溶液中的Hg2+，且可初步对溶液中的Hg2+进行定量；综上，该近红外荧光化学传感器试纸条在快速检测领域具有很大的应用前景。
实施例6
应用于环境水样中Hg2+的定量检测
(1)用于环境水样中Hg2+检测时，用缓冲液将所述近红外荧光化学传感器配制成浓度10μM的工作溶液；所述缓冲液由磷酸缓冲盐溶液(PBS)和二甲基亚砜(DMSO)按体积比1:1配制成，缓冲液的pH值为7.4；
(2)用于环境水样中外源性Hg2+检测时，采集不同区域的环境水样，并将其通过200μm水相滤膜过滤，得到处理后的环境水样；
(3)向处理后的环境水样中分别添加1.0，5.0和10.0μM的Hg2+，利用近红外荧光化学传感器工作液检测环境水样中的Hg2+。表1可见，Hg2+的回收率达到84-103％，近红外荧光化学传感器工作液能够在环境水样中定量的检测 Hg2+的存在。
表1荧光化学传感器对实际水样中Hg2+的添加回收
Figure RE-RE-GDA0003866160850000181
*上述水样是在多个点采集的，采样点不小于5。数据为平均值±标准差(n
＝3)。LOQ＝1.0μM
实施例7
HeLa细胞内荧光成像
(1)用于HeLa细胞中Hg2+检测时，用缓冲液将所述近红外荧光化学传感器配制成浓度20μM的工作液；所述缓冲液中磷酸缓冲盐溶液(PBS)和二甲基亚砜(DMSO)的体积比为1：9，缓冲液的pH值为7.4；
(2)取A、B、C、D四组实验组，
A组为空白对照组：未经任何处理的HeLa细胞。
B组为Hg2+处理对照组：用100μL浓度50μM的Hg2+在含5×104个HeLa 细胞的孔板中与HeLa细胞孵育30分钟，得到用于检测的B组被检测物；
C组为近红外荧光化学传感器处理对照组：用100μL浓度20μM的2- (3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基) -5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈在含5×104个HeLa细胞的孔板中与HeLa细胞孵育30分钟，得到用于检测的C组被检测物；
D组为近红外荧光化学传感器与Hg2+处理组：用100μL浓度20μM荧光化学传感器处理含5×104个HeLa细胞的孔板30分钟，然后与100μL浓度50μΜHg2+一起孵育30分钟，得到用于检测的D组被检测物；
(3)将A组被检测物、B组被检测物、C组被检测物和D组被检测物分别放置在激发波长范围为520nm-550nm的荧光显微镜下观察；
(4)A组被检测物、B组被检测物、C组被检测物和D组被检测物荧光成像结果见图7，结果显示A组被检测物、B组被检测物、C组被检测物未被 2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基) -5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈和Hg2+同时处理过的HeLa细胞并未发现有荧光；而D组被检测物使用2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基) 丙二腈和Hg2+处理过的斑马鱼显示出明显的红色荧光；荧光成像结果表明 2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈能够进入HeLa细胞并与外源性Hg2+发生反应，产生强烈的红色荧光，实现HeLa细胞中外源性Hg2+的特异性检测。
实施例8
斑马鱼的荧光成像
(1)用于斑马鱼中外源Hg2+检测时，用缓冲液将所述近红外荧光化学传感器配制成浓度为20μM的工作液，所述缓冲液由磷酸缓冲盐溶液(PBS)和二甲基亚砜(DMSO)按体积比1：1配制成，缓冲液的pH值为7.4。
(2)取A、B、C、D四组实验组，
A组为空白对照组：未经处理过的3日龄斑马鱼，得到A组被检测物；
B组为Hg2+处理对照组：用5.0mL浓度为50μM的Hg2+与发育正常的3 日龄斑马鱼孵育30分钟，得到用于检测的B组被检测物；
C组为近红外荧光化学传感器处理对照组：3日龄斑马鱼用10mL浓度为20μM的2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈处理30分钟，得到用于检测的C组被检测物；
D组为近红外荧光化学传感器与Hg2+处理组：3日龄斑马鱼用10mL浓度为50μM的Hg2 +与发育正常的3日龄斑马鱼孵育30分钟，然后在使用20μM 的2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈处理30分钟，得到用于检测的B组被检测物；
(3)将A组被检测物、B组被检测物、C组被检测物和D组被检测物分别放置在激发波长范围为520nm-550nm的荧光显微镜下观察；
(4)斑马鱼荧光成像结果见图8，从图8A-C中可以看出A组被检测物、 B组被检测物以及C组被检测物未被2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基) 丙二腈和Hg2+同时处理过的HeLa细胞并未发现有荧光；而D组被检测物使用2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈和Hg2+处理过的斑马鱼显示出明显的红色荧光；荧光成像结果表明2-(3-((E)-4-((E)-4- (二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1- 亚基)丙二腈能够进入HeLa细胞并与外源性Hg2+发生反应，产生强烈的红色荧光，实现HeLa细胞中外源性Hg2+的特异性检测。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器，其特征在于：所述近红外荧光化学传感器为2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈，其分子式为C30H32N4O，化学结构式如式(I)所示：
Figure RE-FDA0003866160840000011
2.权利要求1所述的特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)荧光母体(E)-2-(3-(4-氨基苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈合成具体操作步骤如下：
①将2.0g(10.7mmol)双氰基异佛尔酮和1.59g(12.8mmol)4-氨基苯甲醛溶解在50mL的EtOH中；
②在步骤①的混合溶液中缓慢加入5滴哌啶后，溶液回流4小时后停止反应；
③将步骤②所得的混合溶液在4℃的温度条件下放置0.5小时以沉淀出固体，将固体过滤并用10mL乙醇洗涤三次，以橙色固体形式获得荧光基团(E)-2-(3-(4-氨基苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈；
(2)荧光探针2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈合成具体操作步骤如下：
①将2.0g(6.91mmol)步骤(1)得到的荧光基团(E)-2-(3-(4-氨基苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈溶解在20mL的茄形瓶中，并在搅拌状态下将1.5当量的Et3N缓慢加入烧瓶中；
②在N2氛围下通过恒压滴液漏斗向步骤①中烧瓶的混合物中缓慢加入1.60g(8.3mmol)2-羟基-4-二乙氨基苯甲醛，并将混合物在环境温度下搅拌直至反应完成；
③将步骤②所得的混合物用饱和10mL NaHCO3水溶液洗涤3次，并用无水MgSO4干燥，最后减压蒸除溶剂，粗品经硅胶柱纯化，洗脱液为CH2Cl2，获得荧光探针2-(3-((E)-4-((E)-4-(二乙氨基)-2-羟基苄叉)氨基)苯乙烯基)-5，5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈。
3.权利要求1所述的近红外荧光化学传感器的用途，其特征在于：用于Hg2+的特异性检测。
4.权利要求1所述的近红外荧光化学传感器用于溶液体系中Hg2+的检测方法，其特征在于，操作步骤如下：
(1)将所述近红外荧光化学传感器用缓冲液配制成浓度为10μM的工作液，所述缓冲液由体积比为1:9的磷酸缓冲盐溶液(PBS)和二甲基亚砜(DMSO)配制成，缓冲液的pH值为7.4；
(2)取60份3mL浓度10μM的近红外荧光化学传感器溶液，向其中分别加入120μL浓度为5×10-5mol/L的待测分析物，待测分析物共20种，分别为色氨酸(Try)、半胱氨酸(Cys)、苏氨酸(Thr)、酪氨酸(Tyr)、组氨酸(His)、谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp)，碘化钾(KI)，氯化钙(CaCl2)，氟化钠(NaF)，氯化镁(MgCl2)，氯化锰(MnCl2)，氯化钴(CoCl2)，硝酸铁(Fe(NO3)3)，氯化银(AgCl)，氯化镍(NiCl2)和氯化铵(NH4Cl)；每种待测分析物由3个平行单元组成一组，反应得到60份反应物，反应物中分析物最终浓度为100μM，反应完全后分别对60份反应物进行荧光强度测定；
(3)结果表明Hg2+能够提高近红外荧光化学传感器工作液荧光强度；该近红外荧光化学传感器仅仅可以与Hg2+发生荧光增强反应，不受其他分析物的干扰，即所述近红外荧光化学传感器实现特异性识别Hg2+。
5.权利要求1所述的近红外荧光化学传感器用于试纸上Hg2+的检测方法，其特征在于，操作步骤如下：
(1)制作权利要求1所述近红外荧光化学传感器的检测试纸：用二氯甲烷将所述近红外荧光化学传感器配制成浓度为10μM的工作液，再将若干大小形状一致的滤纸浸入所述工作液30分钟，取出滤纸并晾干，得到Hg2+检测试纸；
(2)将100μM 20种不同分析物的水溶液，分别滴加到对应的20张Hg2+检测试纸上，再放入365nm激发波长的紫外灯下观察；
(3)结果表明仅滴加Hg2+溶液的试纸荧光颜色从无色变为红色，其他分析物并未使试纸发生任何改变，即该检测试纸能够简单快速的检测出环境污染物Hg2+。
6.权利要求1所述的近红外荧光化学传感器用于HeLa细胞中Hg2+的检测方法，其特征在于，操作步骤如下：
(1)权利要求1所述近红外荧光化学传感器工作液的制备
用缓冲液将权利要求1所述近红外荧光化学传感器配制成浓度20μM的工作液；所述缓冲液中磷酸缓冲盐溶液(PBS)和二甲基亚砜(DMSO)的体积比为1：1，缓冲液的pH值为7.4；
(2)取A、B、C、D四组实验组
A组为空白对照组：未经任何处理的HeLa细胞，为A组被检测物；
B组为Hg2+处理对照组：用150μL浓度50μM的Hg2+在含5×104个HeLa细胞的孔板中与HeLa细胞孵育30分钟，得到用于检测的B组被检测物；
C组为近红外荧光化学传感器处理对照组：用100μL浓度20μM的近红外荧光化学传感器在含5×104个HeLa细胞的孔板中与HeLa细胞孵育30分钟，得到用于检测的C组被检测物；
D组为近红外荧光化学传感器与Hg2+处理组：用100μL浓度20μM近红外荧光化学传感器预处理含5×104个HeLa细胞的孔板30分钟，然后与100μL Hg2+(50μΜ)一起孵育30分钟，得到用于检测的D组被检测物；
(3)将上述A组被检测物、B组被检测物、C组被检测物和D组被检测物分别放置在激发波长范围为520-550nm的荧光显微镜下观察；
(4)荧光成像结果显示A组被检测物、B组被检测物和C组被检测物均未发现有荧光；而D组被检测物显示出明显的红色荧光；荧光成像结果表明权利要求1所述近红外荧光化学传感器能够进入HeLa细胞并与外源性Hg2+发生反应，产生强烈的红色荧光，实现HeLa细胞中外源性Hg2+的特异性检测。
7.权利要求1所述的近红外荧光化学传感器用于斑马鱼中外源Hg2+的检测方法，其特征在于，操作步骤如下：
(1)权利要求1所述近红外荧光化学传感器工作液的制备
用缓冲液将权利要求1所述近红外荧光化学传感器配制成浓度为20μM的工作液，所述缓冲液由磷酸缓冲盐溶液(PBS)和二甲基亚砜(DMSO)按体积比1：9配制成，缓冲液的pH值为7.4；
(2)取A、B、C、D四组实验组
A组为空白对照组：未经处理过的3日龄斑马鱼，得到用于检测的A组被检测物；
B组为Hg2+处理对照组：用10mL浓度50μM的Hg2+与发育正常的3日龄斑马鱼孵育30分钟，得到用于检测的B组被检测物；
C组为近红外荧光化学传感器处理对照组：3日龄斑马鱼用10mL浓度30 μM的权利要求1所述近红外荧光化学传感器处理30分钟，得到用于检测的C组被检测物；
D组为近红外荧光化学传感器与Hg2+处理组：3日龄斑马鱼用10mL浓度50μM的Hg2+孵育30分钟，然后在使用30μM的权利要求1所述近红外荧光化学传感器处理30分钟，得到用于检测的D组被检测物；
(3)将A组被检测物、B组被检测物、C组被检测物和D组被检测物分别放置在激发波长范围为520-550nm的荧光显微镜下观察；
(4)结果显示A组被检测物、B组被检测物和C组被检测物未发现有荧光；而D组被检测物显示出明显的红色荧光；荧光成像结果表明权利要求1所述近红外荧光化学传感器能够进入斑马鱼体内并与外源性Hg2+发生反应，产生强烈的红色荧光，实现特异性检测斑马鱼体内外源性Hg2+。
8.权利要求1所述近红外荧光化学传感器用于环境水样中Hg2+的检测方法，其特征在于操作步骤如下：
(1)权利要求1所述近红外荧光化学传感器工作液的制备
用缓冲液将权利要求1所述近红外荧光化学传感器配制成浓度10μM的工作溶液；所述缓冲液由磷酸缓冲盐溶液(PBS)和二甲基亚砜(DMSO)按体积比1:9配制成，缓冲液的pH值为7.4；
(2)待测环境水样的制备
用于环境水样中外源性Hg2+检测时，采集不同区域的环境水样，并将其通过100μm水相滤膜过滤，得到处理后的环境水样；向处理后的环境水样中添加0.1μM、0.5μM和1.0μM的Hg2+；
(3)向近红外荧光化学传感器工作液中添加不同待测环境水样，利用荧光分光光度计对反应液进行检测；
(4)Hg2+的回收率达到84-103％，结果表明近红外荧光化学传感器工作液能够在环境水样中定量的检测Hg2+的存在。
CN202210443947.4A 2022-04-26 2022-04-26 一种特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器及其制备方法和应用 Active CN115286534B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210443947.4A CN115286534B (zh) 2022-04-26 2022-04-26 一种特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210443947.4A CN115286534B (zh) 2022-04-26 2022-04-26 一种特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115286534A true CN115286534A (zh) 2022-11-04
CN115286534B CN115286534B (zh) 2023-08-15

Family

ID=83820886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210443947.4A Active CN115286534B (zh) 2022-04-26 2022-04-26 一种特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115286534B (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1687035A (zh) * 2005-04-13 2005-10-26 上海广电电子股份有限公司 发红光的8－羟基喹啉衍生物
CN102208559A (zh) * 2011-04-18 2011-10-05 电子科技大学 一种柔性发光器件用基板及其制备方法
CN103242195A (zh) * 2013-04-28 2013-08-14 中南大学 一种荧光增强检测汞离子探针的合成及其应用
CN104804724A (zh) * 2014-01-28 2015-07-29 中国科学院大连化学物理研究所 一种比率型变型受体汞离子荧光探针、其制备方法及应用
WO2017041642A1 (zh) * 2015-09-07 2017-03-16 香港科技大学深圳研究院 基于间位链接的联肼基吖嗪结构化合物及其制备方法和应用
CN108558859A (zh) * 2018-06-06 2018-09-21 湖北大学 一种基于苯并吡喃的可视化长波型Hg2+荧光探针的制备和应用
CN109761853A (zh) * 2019-01-18 2019-05-17 商丘师范学院 一种检测苯硫酚的近红外荧光探针及其合成方法与应用
CN110563609A (zh) * 2019-09-26 2019-12-13 河南省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所 一种检测亚硒酸根的近红外荧光探针的制备方法及应用
CN111675632A (zh) * 2020-06-22 2020-09-18 湖南师范大学 一种可视化成像检测基因毒素Colibactin荧光分子探针及其制备方法和应用
CN111807992A (zh) * 2020-06-23 2020-10-23 河南省化工研究所有限责任公司 一类d-a型四氰基蒽醌二甲烷光电功能材料及其制备方法和应用
CN111807993A (zh) * 2020-07-22 2020-10-23 安徽农业大学 一种用于特异性检测肼的近红外荧光化合物及制备方法
CN114105823A (zh) * 2021-07-26 2022-03-01 长江大学 一种荧光探针及其制备方法和应用

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1687035A (zh) * 2005-04-13 2005-10-26 上海广电电子股份有限公司 发红光的8－羟基喹啉衍生物
CN102208559A (zh) * 2011-04-18 2011-10-05 电子科技大学 一种柔性发光器件用基板及其制备方法
CN103242195A (zh) * 2013-04-28 2013-08-14 中南大学 一种荧光增强检测汞离子探针的合成及其应用
CN104804724A (zh) * 2014-01-28 2015-07-29 中国科学院大连化学物理研究所 一种比率型变型受体汞离子荧光探针、其制备方法及应用
WO2017041642A1 (zh) * 2015-09-07 2017-03-16 香港科技大学深圳研究院 基于间位链接的联肼基吖嗪结构化合物及其制备方法和应用
CN108558859A (zh) * 2018-06-06 2018-09-21 湖北大学 一种基于苯并吡喃的可视化长波型Hg2+荧光探针的制备和应用
CN109761853A (zh) * 2019-01-18 2019-05-17 商丘师范学院 一种检测苯硫酚的近红外荧光探针及其合成方法与应用
CN110563609A (zh) * 2019-09-26 2019-12-13 河南省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所 一种检测亚硒酸根的近红外荧光探针的制备方法及应用
CN111675632A (zh) * 2020-06-22 2020-09-18 湖南师范大学 一种可视化成像检测基因毒素Colibactin荧光分子探针及其制备方法和应用
CN111807992A (zh) * 2020-06-23 2020-10-23 河南省化工研究所有限责任公司 一类d-a型四氰基蒽醌二甲烷光电功能材料及其制备方法和应用
CN111807993A (zh) * 2020-07-22 2020-10-23 安徽农业大学 一种用于特异性检测肼的近红外荧光化合物及制备方法
CN114105823A (zh) * 2021-07-26 2022-03-01 长江大学 一种荧光探针及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AU SON，等: "New fluorescent dye chemosensor for mercury ion (Hg2+) detection", FIBERS AND POLYMERS, vol. 10, no. 02, pages 272 - 274 *
MEIQING ZHU，等: "A reversible CHEF-based NIR fluorescent probe for sensing Hg2+ and its multiple application in environmental media and biological systems", SCI TOTAL ENVIRON *
TAO LIU，等: "Activatable Near-Infrared Fluorescent Probe for Dipeptidyl Peptidase IV and Its Bioimaging Applications in Living Cells and Animals", ANAL CHEM, vol. 90, no. 06, pages 3965 - 3973 *
WU-YINGZHENG GUO，等: "Pyroglutamate Aminopeptidase I Promotes Hepatocellular Carcinoma via IL-6/STAT3 Activation as Revealed by a Specific Biosensor", ANAL CHEM, vol. 93, no. 39, pages 13311 - 13318 *
YOUNG-A SON，等: "Synthesis and Spectral Properties of a Highly Selective D-π-A Based Dye Chemosensor", MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS, vol. 538, pages 327 - 332 *
刘喜娜: "基于分子内电荷转移(ICT)效应荧光探针的设计合成及其对Cu2+和Hg2+的检测应用", 中国优秀硕士学位论文全文数据库 电子期刊 工程科技I辑, no. 02, pages 014 - 3061 *
崔桂玲;宋艳;胡曰富;齐庆蓉;: "一种选择性检测肼的近红外荧光增强型探针的合成", 合成化学, no. 09, pages 21 - 26 *
张琪;高潮;梁焕如;侯鹏;: "一种检测水合肼荧光探针的合成与应用", 分析测试学报, no. 07, pages 112 - 115 *
朱美庆: "基于荧光技术研究吡虫啉、Fe2+和肼的生态环境行为", 中国优秀硕士学位论文全文数据库 电子期刊 农业科技辑, no. 02, pages 046 - 251 *
李青山, 梁艳, 周丽丽, 姜永才, 张晓宏, 吴世康: "适宜于光聚合过程应用的荧光探针研究", 感光科学与光化学, no. 06, pages 13 - 21 *
汪秀智;王尔鉴;: "用p―二甲氨基苄叉丙二腈为荧光探针研究非晶态PMMA的转变与松弛", CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, no. 06, pages 52 - 57 *
管怡晗，等: "汞离子比色型荧光探针的合成与性质", 环境化学, vol. 40, no. 08, pages 2544 - 2550 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115286534B (zh) 2023-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hou et al. An anthraquinone-based highly selective colorimetric and fluorometric sensor for sequential detection of Cu 2+ and S 2− with intracellular application
Guha et al. Thiophene anchored coumarin derivative as a turn-on fluorescent probe for Cr3+: cell imaging and speciation studies
Feng et al. A fluorometric paper-based sensor array for the discrimination of heavy-metal ions
Farhi et al. A quinoline-based fluorescent probe for selective detection and real-time monitoring of copper ions–a differential colorimetric approach
CN111807993B (zh) 一种用于特异性检测肼的近红外荧光化合物及制备方法
CN110229147A (zh) 一种香豆素-苯并噻唑基腙类化合物及其制备方法和用途
CN110204564B (zh) 一种检测氰根离子的荧光探针及其制备方法和应用
Zhang et al. An “OR-AND” logic gate based multifunctional colorimetric sensor for the discrimination of Pb2+ and Cd2+
Sun et al. Construction of a water-soluble fluorescent probe for copper (II) ion detection in live cells and food products
CN104132920B (zh) 一种荧光猝灭测定Ag+或F-的方法
Wu et al. A near-infrared fluorescent probe of dicyanoisophorone derivatives for selective detection and fluorescence cellular imaging of Palladium
CN105439948B (zh) 定量检测亚硝酸盐和亚硝化硫醇的小分子荧光探针
Nandi et al. Pyridine based fluorescence probe: simultaneous detection and removal of arsenate from real samples with living cell imaging properties
CN110627737B (zh) 一种检测锌离子的水溶性苯并恶唑类荧光探针及制备方法和应用
CN109370573B (zh) 一种二价汞离子和温度检测的荧光探针、制备方法及其应用
CN104892504B (zh) 一种能连续识别CN‑和Cu2+的传感器分子及其合成和应用
CN109053711B (zh) 一种用于汞离子检测的探针化合物及其制备方法和应用
CN115261015B (zh) 一种基于ICT原理检测N2H4和Cu2+的双通道荧光探针及其制备方法和应用
CN104946237B (zh) 一种钯离子荧光探针化合物及其应用
CN115286534B (zh) 一种特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器及其制备方法和应用
Xie et al. Sensitive colorimetric and fluorescent detection of mercury using fluorescein derivations
CN111662279B (zh) 一种萘取代咔唑-苯并噻唑基腙类化合物及其制备方法和用途
CN108896523B (zh) 一种荧光增强型检测次氯酸根的方法和应用
CN107739604A (zh) 一种基于罗丹明b和氰基联苯酚的荧光传感材料及其制备和应用
CN113061139A (zh) 一种含氨基脲结构的六元螺环罗丹明荧光探针及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant