荧光爱好者周刊（第十七期）

1 综述与机理

1.1 综述

1.1.1 小分子GSH荧光探针

Wang, J.; Yin, C.; Huo, F. Recent Advances in Glutathione Fluorescent Probes Based on Small Organic Molecules and Their Bioimaging. Analyst 2025, 10.1039.D4AN01373E. https://doi.org/10.1039/D4AN01373E.

谷胱甘肽（GSH）作为最重要的生物巯基之一，参与多种生命过程，被认为是早期诊断、治疗和疾病阶段监测的重要生物标记。在复杂的生物系统中快速、准确地检测 GSH 对于病理分析具有重要意义。荧光成像技术因其灵敏度高、分辨率高、无损等优点而被广泛应用。本文综述了近五年来 GSH 响应有机小分子荧光探针的最新研究进展，并对其响应机制进行分类讨论。此外，还对探针的设计策略、传感机理及生物学应用进行了论述。最后，对新型 GSH 探针的研制提出了挑战和未来研究方向。

1.1.2 基于四苯乙烯的大环化合物

Li, D.; Zuo, R.; Wang, J.; Le, Z. The Designs and Applications of Tetraphenylethylene Macrocycles and Cages. Chemistry A European J 2024, e202403715. https://doi.org/10.1002/chem.202403715.

大环化合物和笼状化合物因其独特的内部空腔而对功能材料的开发极具吸引力。具有有趣功能和合成便利性的构件单元尤其具有吸引力。四苯乙烯 (TPE) 便是这样一种实体，具有 C2 对称性和易于修饰的四键官能团。作为典型的聚集诱导发射 (AIE) 活性化合物，TPE 完美地将荧光和结构构建模块的功能结合在一起。将这两个角色独特地结合到一个组分中，使得 TPE 成为开发功能性分子系统（包括大环化合物和笼状化合物）的理想平台。TPE 大环化合物和笼状化合物不仅是这两个组分的简单组合，而且还产生了任何一个组分单独都看不到的附加值。大环化合物/笼状化合物中TPE的荧光性能得到极大改善或调制，与线性对应物相比，它们更适用于各种应用。在这篇综述中，首先综述了 TPE 大环/笼化合物的化学和设计原理。还讨论了这些化合物独特的性质，为其功能化提供了总体指导。还简要讨论了它们的应用，重点是利用它们的独特荧光。最后，提出了 TPE 大环化合物/笼状化合物的前景和未来展望，以供进一步发展。

1.1.3 基于吡唑的荧光探针

Melo-Hernández, S.; Ríos, M.-C.; Portilla, J. Chemistry and Properties of Fluorescent Pyrazole Derivatives: An Approach to Bioimaging Applications. RSC Adv. 2024, 14 (53), 39230–39241. https://doi.org/10.1039/D4RA07485H.

荧光生物成像是对真实细胞样品进行体内研究的关键技术，提供了有关生物和药物学意义离子的代谢或分子的重要信息。该技术通常使用基于有机小分子荧光团的探针，其中N-杂芳族支架由于其出色的电子特性和生物相容性而发挥着至关重要的作用。其中，吡唑衍生物因其高合成多功能性和结构多样性而脱颖而出，成为特别有前途的靶标。本综述重点介绍了2020-2024年期间的杰出范例，重点关注荧光吡唑衍生物的化学、性质和生物成像应用。通过突出该领域的最新进展，这份手稿旨在激励和激励研究人员，强调这项工作对生物成像未来的潜在影响。

1.1.4 甲基乙二醛的检测

Wen, J.; Zhang, Q.; Zhou, L. Fluorescent Probes for Sensing and Visualizing Methylglyoxal: Progress, Challenges, and Perspectives. RSC Adv. 2024, 14 (52), 38757–38777. https://doi.org/10.1039/D4RA07512A.

甲基乙二醛（MGO）不仅在生理过程中发挥着重要作用，在糖尿病、高血压和阿尔茨海默病等病理情况下也是如此。因此，开发用于 MGO 的准确定量工具对于研究发病机制具有重要意义。在各种可用方法中，荧光探针方法因其非侵入式检测能力、出色的光学特性、良好的生物相容性和高灵敏度而备受关注。在这篇综述中，我们简要概述了最近关于用于活细胞、组织和动物中 MGO 生物传感和生物成像的荧光探针的研究。此外，我们总结了优点和存在的挑战，并讨论了该领域发展的未来方向。

2 检测型荧光材料

2.1 荧光强度

2.1.1 硝基还原酶

Shradha, V. T. K.; Das, S.; Patra, A. Endoplasmic Reticulum‐Targeting Delayed Fluorescent Probe for Dual‐mode Nitroreductase Sensing. Chemistry  An Asian Journal 2025, e202401226. https://doi.org/10.1002/asia.202401226.

有机热激活延迟荧光 (TADF) 材料因其长寿命的发射特性而备受追捧，非常适合在时间分辨模式下对选择性分析物进行无背景成像。然而，它们的实际应用面临着重大挑战，包括三重态的空气敏感性、缺乏细胞器特异性以及缺乏精确的分析物识别中心。这些限制阻碍了它们检测关键癌症生物标志物（如硝基还原酶 (NTR)）的有效性。在此，我们介绍了基于供体（三苯胺）-受体（喹喔啉）的探针 TPQS 和 TPNS 的开发，它们被磺酰胺单元官能化以提供内质网特异性。TPQS 表现出延迟荧光，这归因于最小的单线态-三重态能量隙，经时间分辨荧光测量证实。此外，通过将硝基引入 TPQS 主链的磺酰胺单元，合成了非荧光探针 TPNS，用作 NTR 的识别中心。与 NTR 反应后，TPNS 表现出“开启”发光和延迟荧光，能够通过共聚焦荧光成像和癌症细胞中的时间分辨荧光成像 (TRFI) 实现 NTR 的双模检测。这些发现强调了延迟荧光发射体在复杂生物环境中灵敏特异检测癌症生物标志物的潜力。

2.1.2 叶酸

He, W.; Lim, S. F.; Gao, Y.; Baini, R.; Liu, J.; Zheng, Y. Determination of Folic Acid with a Novel Biomass Sourced Carbon Quantum Dot–Mesoporous Silica Fluorescent Probe. New J. Chem. 2025, 10.1039.D4NJ03438D. https://doi.org/10.1039/D4NJ03438D.

叶酸（FA）是人体健康至关重要的维生素，叶酸水平失衡会导致多种疾病。通过水热和模板技术开发了一种由生物质碳量子点和介孔二氧化硅制成的新型荧光探针 CQD-MSN，用于检测 FA 浓度。通过研究 CQD-MSN 与 FA 的荧光响应和线性相关性，通过调节反应时间和 pH 值确定最佳条件。研究结果表明，当 pH 值为 7.4 且反应时间为 4 分钟时，荧光猝灭效应最佳。在 λex = 355 nm 和 λem = 427 nm 时，由于存在 FA，静态猝灭和内部过滤效应的共同作用，CQD-MSN 的荧光发射光谱显着降低。在最佳条件下，FA 的检测浓度范围为 0 至 100.0 μM，极限为 0.18 μM。此外，CQD-MSN 被有效地用于测量真实样品中的 FA，包括尿液和兔血清，加标回收率在 98.7% 至 102.3% 之间。这些结果表明 CQD-MSN 是分析生物传感应用中 FA 的合适工具。

2.1.3 溶酶体pH值

Bhuinya, P.; Guha, S.; Roy, S.; Dutta, P.; Dey, S. K.; Sukul, P. K.; Das, G.; Goswami, T.; Kar, C. Rhodamine‐Based Fluorescence Probe for Monitoring of Lysosomal pH: Spectroscopic Insights and Cellular Applications. ChemistrySelect 2024, 9 (46), e202403990. https://doi.org/10.1002/slct.202403990.

溶酶体在多种细胞过程中发挥着关键作用，它们的失调会导致严重的健康状况。实时监测溶酶体 pH 值变化对于理解和控制溶酶体相关疾病至关重要。本文中，我们报道了一种基于若丹明的荧光探针 Rh-Mo 的开发，该探针设计用于溶酶体 pH 值传感和人类细胞的溶酶体特异性成像。光谱研究表明，Rh-Mo 在酸性条件下会发生颜色变化和荧光增强。该探针在酸性 pH 值（pH = 4.0 时为 0.84）下表现出高荧光量子产率，pKa 值为 5.85，能够灵敏地检测溶酶体 pH 值变化。理论计算支持质子化诱导开环机制，阐明了 Rh-Mo 的光谱行为。在细胞研究中，Rh-Mo 在 MCF-7 细胞中表现出低细胞毒性以及有效的摄取和溶酶体共定位，突出了其在生物成像应用中的潜力。

2.1.4 羟基自由基

Wang, Q.; Ji, H.; Hao, Y.; Jia, D.; Ma, H.; Song, C.; Qi, H.; Li, Z.; Zhang, C. Illumination of Hydroxyl Radical Generated in Cells during Ferroptosis, Arabidopsis Thaliana , and Mice Using a New Turn-On Near-Infrared Fluorescence Probe. Anal. Chem. 2024, 96 (51), 20189–20196. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c03824.

羟基自由基（·OH），作为活性最强的活性氧（ROS），在细胞氧化还原调节和铁死亡进程中发挥重要作用。开发出高选择性和灵敏的·OH 检测和成像方法是一项巨大的挑战。设计并合成了一种新的近红外 (NIR) 荧光探针 Probe-HMP，通过引入 3-甲基吡唑啉作为 NIR 荧光团 AXPI-NH2 的半花菁骨架上的特异性识别部分，与肼基团形成。Probe-HMP 表现出优异的体外检测性能，如瞬时响应、24 nM 的低检测限以及对其他 ROS 无干扰的优异选择性。基于·OH 促进剂苯基汞乙酸 (PMA) 和·OH 清除剂 4-羟基-TEMPO (Tempol) 的作用，Probe-HMP 已成功应用于获得 HepG2 细胞、拟南芥和小鼠中的内源性·OH 图像。结果表明，Probe-HMP 可以稳定有效地对内源性·OH 进行成像，仅孵育 Probe-HMP 的对照组的荧光强度高于与 PMA 一起孵育的实验组，在与 Tempol 一起孵育的抑制组中可以观察到显着下降。更重要的是，Probe-HMP 可以通过使用伊拉丁和去铁胺甲磺酸盐（DFO）诱导或抑制铁死亡来检测铁死亡过程中 HepG2 细胞中的内源性·OH，揭示 Probe-HMP 的荧光强度变化是由·OH 产生的，铁死亡伴随着大量的·OH 产生。Probe-HMP 的优异性能使其成为探索与铁死亡相关的生理和病理过程的有希望的候选者。

2.1.5 三甲胺氧化物

Peng, D.; Huang, X.; Wang, Q.; Huang, L.; Liu, F.; Xia, X.; Liu, F.; Cai, C.; Deng, T. Reaction‐Based Fluorescence Assays for the Determination of Food Trimethylamine Oxide. Luminescence 2024, 39 (12), e70056. https://doi.org/10.1002/bio.70056.

三甲胺氧化物 (TMAO) 是一种常见于食品中的微生物代谢物，因其与多种疾病的风险相关而备受关注。简单准确的分析方法对 TMAO 研究至关重要。在本研究中，我们提出了一种基于化学反应的荧光测定法，使用合成小分子探针检测 TMAO。经过系统筛选和优化，基于荧光探针 P6（3-碘丙基修饰的苊红素）实现了 TMAO 的灵敏和选择性定量。在 6.25 到 50 μM 之间发现了极好的线性相关性 (R2 = 0.997)，检测限 (LOD) 为 0.20 μM。使用该方法，已成功分析了多种海鱼和贝类中的 TMAO 水平。基于探针的测定方法为 TMAO 的测定提供了一种简单且有用的方式。该设计受 TMAO 和卤素之间独特的氧化反应的启发，为将来开发更多先进的 TMAO 分析方法开辟了新的视角。

2.1.6 肝素

Wei, Y.; Tang, J.; Zhang, J.; Lin, Y.; Zheng, C. A Label-Free Fluorescent-Hydrogel Sensor for Heparin Detection in Diluted Whole Blood. Chem. Commun. 2025, 10.1039.D4CC03780D. https://doi.org/10.1039/D4CC03780D.

肝素是一种广泛应用的血液抗凝剂，在手术中监测血液中的肝素至关重要。 不可避免的干扰因素，如血色和发光，会干扰肝素的荧光可视化。 在此，我们发现了一个基于静电相互作用的比率荧光探针，该探针由对肝素有反应的SYBR绿色和甲酚紫组成。 然后将简单的传感器嵌入琼脂糖水凝胶中，在无需复杂的血样预处理的情况下，表现出从橙色到绿色的明显颜色变化，克服了荧光传感器对生物样品的敏感性。

2.1.7 抗酸血酸

Li, B.; Wei, J.; Jin, Y.; Bian, W. An off–on Fluorescent Probe Based on N,S-GQDs/CoOOH Nanocomplexes in Vivo Analysis of Ascorbic Acid. New J. Chem. 2025, 10.1039.D4NJ04401K. https://doi.org/10.1039/D4NJ04401K.

检测抗坏血酸失衡对于及时诊断疾病和监测各种疾病状态下的样本至关重要。本研究合成了 N,S-GQDs，并利用共振能量转移(FRET)使 CoOOH 纳米片产生荧光猝灭效应，从而可视化检测抗坏血酸水平的变化。加入抗坏血酸 (AA) 后，与 CoOOH 的还原反应会在 N,S-GQDs 中诱导荧光恢复。我们的研究结果表明，合成的 N,S-GQDs/CoOOH 纳米复合物为基于荧光的抗坏血酸检测提供了一个可靠的探针，其线性范围为 2-82 μM，检测限为 48.3 nM。此外，使用 N,S-GQDs/CoOOH 成功对血液和橙汁样品中的抗坏血酸进行了定量测定，回收率良好。重要的是，在 MCF-7 细胞和斑马鱼上进行的共聚焦荧光成像实验证实合成的 N,S-GQDs/CoOOH 可以有效地可视化体内抗坏血酸的过表达。

2.1.8 氟离子和次氯酸根离子

Feng, T.; Li, D.; Yang, J.; Yang, T.; Wu, T.; Zhu, W.; Wang, Y.; Hu, T.; Yan, L.; Le, Y.; Liu, L. Development of a Novel Fluorescent Probe for the Selective and Sequential Imaging of Fluoride and Hypochlorite. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 2025, 329, 125578. https://doi.org/10.1016/j.saa.2024.125578.

氟化物 (F-) 在环境中很常见，适量有益，但高浓度可能有害，会导致活性氧 (ROS)（包括次氯酸盐 (ClO-) 影响的氟中毒等疾病。本研究介绍了 PZ-DT，这是一种新型荧光探针，具有吩噻嗪核心，旨在顺序检测 F- 和 ClO-。PZ-DT 在 F- 检测时发出橙红色荧光，斯托克斯位移大于 200 纳米，表现出优异的选择性和灵敏度，量子产率为 19.33%，检测限为 0.71 μM。与 F- 相互作用后，PZ-DT 形成 PZ-F，在 ClO- 检测时表现出荧光蓝移，斯托克斯位移保持在 100 纳米以上，量子产率为 36.2%，检测限为 19.97 纳米。在血清分析中，PZ-DT 显示荧光强度与 F- 浓度呈线性关系，增强了其定量分析的潜力。在细胞成像中，PZ-DT 在红色通道突出显示 F-，在绿色和蓝色通道突出显示 ClO-，可以清晰地显示细胞水平的 F- 和 ClO- 相互作用。在活体小鼠模型中，PZ-DT 便于可视化 F- 动力学和暴露衰减，深入了解其代谢过程和潜在健康影响。这些特性凸显了其在氟相关疾病早期诊断中的实用性。

2.1.9 铜离子

Rajam, P.; Jeevika, A.; Mahalakshmy, R. Curcumin‐Derived Turn‐Off Fluorescent Probe for Copper (II) Ion Detection and Live Cell Imaging Applications. Luminescence 2024, 39 (12), e70047. https://doi.org/10.1002/bio.70047.

姜黄素衍生的化学传感器4,4'-((1E,3Z,5Z,6E)-3,5-双((2-羟苯基)亚氨基)庚-1,6-二烯-1,7-二基)双(2-甲氧基苯酚) (HIBMP) 是利用席夫碱缩合法由姜黄素和邻氨基苯酚开发的。HIBMP 相对于所测试的其他金属离子选择性识别 Cu(II) 离子 (Cu(II))。选择性结合 Cu(II) 离子会关闭 HIBMP 的荧光特性，且不会干扰其他金属离子。此外，Cu(II)与 HIBMP 的良好结合通过荧光强度和 Cu(II) 浓度之间的良好线性关系得到证实，范围为0-15.6 x 10 -7 M，并且检测限被确定为低至 30.1 nM。此外，从乔布斯曲线和 HR-MS 的结果中确定了 1: 1 的化学计量。密度泛函理论 (DFT) 计算结果表明，螯合过程中的分子内电荷转移 (ICT) 负责荧光的猝灭。此外，荧光寿命测量和乙二胺四乙酸 (EDTA) 滴定法揭示了传感器的稳定性和可逆性。通过对真实水样中加标的 Cu(II) 离子的定量分析实现了传感器的实际应用，具有良好的回收率，并且生物学实验表明该传感器毒性较小，可用于活细胞中 Cu(II) 的荧光成像。

Andrews, S. G. J.; Silviya, S. B. J.; Jebaraj, J. W.; Balakrishnan, C. Rhodamine Functionalized Fluorescent Probe Based on Pyrene and Triazole Platform for Hg(II) Ions and Its Application to Bio-Imaging. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 2025, 462, 116220. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2024.116220.

荧光分子(E)-3',6'-双(乙氨基)-2',7'-二甲基-2-((2-((1-(芘-2-基甲基)-1H-1,2,3-三唑-4-基)甲氧基)苄亚叉基)氨基)螺[异吲哚啉-1,9'-氧杂蒽]-3-酮(L)通过三唑桥接荧光分子，汞引发附着在芘部分的裂隙状电子优良罗丹明衍生物螺内酰胺环裂解，在本工作中已有报道。该直接、快速且经济实惠的荧光探针旨在启动识别特定致命 Hg2+ 离子的敏感性过程。L 表现出极其灵敏且选择性的开启发射增强，通过 CHEF 效应与 Hg2+ 络合并限制 PET 过程。此外，形成深粉色的高荧光螺内酰胺开环形式使得 L 成为合适的“肉眼”传感器用于 Hg2+。根据 Job’s 绘图、1H NMR 滴定和 ESI-MS 研究，证实了 L.Hg2+ 的 1:1 结合模式。使用荧光滴定，测得 Hg2+离子的检出限为 11.36 nM。DFT 研究用于确定 L.Hg2+ 配合物中的配位机制。此外，L 已被用于检测真实样品中的 Hg2+离子。根据细胞毒性和发射显微成像研究的结果，L为非细胞毒性，可用作 PC3 细胞中 Hg2+ 的荧光成像传感器。

2.1.10 甲醛

Han, Q.; Sun, R.; Wang, X.; Ning, L.; Chen, L.; Ling, X.; Guan, X. The Self-Assembly of Polyacrylic Acid Nanoparticles Induced by Non-Covalent Interactions Enhances the Response of Molecular Fluorescent Probes to Formaldehyde. J. Mater. Chem. C 2025, 10.1039.D4TC04129A. https://doi.org/10.1039/D4TC04129A.

甲醛 (FA) 是一种有效的致癌挥发性有机化合物，其灵敏检测对于环境监测和人类健康至关重要。在此，我们提出了聚合物荧光超分子结构，用于微调 FA 荧光探针的环境适应性。值得注意的是，我们的研究表明，在水溶液中，常见聚合物聚丙烯酸 (PAA) 可以与小分子 FA 荧光探针 NBHN（N-丁基-4-酰肼基-1,8-萘二甲酰亚胺）自组装成空心纳米颗粒（称为 PAA@NBHN)，由氢键相互作用和 π-π 堆积驱动。该过程通过提高探针灵敏度、响应时间、水溶性和稳定性来增强 FA 荧光检测。此外，在 PAA@NBHN 中加入荧光分子 MBNI（N-丁基-4-甲氧基-1,8-萘二甲酰亚胺）和染料甲基紫，可实现对 FA 检测进行颜色可调荧光，从而推进视觉比色试剂和基于纸张的传感器。这些显示了在空气和溶液中定量检测 FA 的潜力，而空心球形 PAA 颗粒结构显示出作为水溶性纳米材料在各个领域的创新应用的巨大希望。

2.1.11 光气

Ji, M.; Ding, N.; Jiang, Y.; Gou, X.; Lin, S.; Zhou, J.; Peng, L.; Peng, H.; Fang, Y. Selective Phosgene Detection Both in Solution and Gas Phases via a Unique Fluorescence Bright-off-Brighter Mechanism. Sensors and Actuators B: Chemical 2025, 426, 137115. https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.137115.

光气是最危险的化学武器剂之一，对人类健康和国家安全构成严重威胁。快速、准确地检测光气对于减轻恐怖袭击和工业事故风险至关重要。在这项研究中，我们介绍了一种具有分子内电荷转移 (ICT) 特性的独特荧光探针 EMI-YD。该探针具有经历去质子化诱导荧光猝灭的给电子基团，导致荧光非活性 EMI-YD-N。在接触光气后，EMI-YD-N 的荧光显着增强，显示出通过限制供电子体的振动和旋转运动实现的亮-关-更亮荧光调制。该机制提供了对光气的异常灵敏度，溶液中的检测限 (DL) 低于 5 nM。还通过构建试纸实现了气相的快速灵敏检测，其中 DL（\u003c 80 ppb）远低于可能对健康构成严重风险的水平。此外，通过构建基于 EMI-YD 和 EMI-YD-N 的传感器阵列，我们实现了有效检测和区分光气与干扰物质。

2.2 荧光比例

2.2.1 次氯酸

Tang, X.; Fan, J.; Lin, B.; Han, Y. Dual Recognition Site Fluorescent Probe for Ratiometric Imaging of Hypochlorous Acid in Living Cells and Zebrafish. Journal of Molecular Structure 2025, 1326, 141093. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2024.141093.

次氯酸 (HOCl) 是一种重要的活性氧 (ROS)，在生理和病理过程中具有至关重要的作用。然而，HOCl 过度积累与多种疾病有关，因此准确检测和成像 HOCl 水平至关重要。在这项研究中，我们开发了一种基于吩噻津-香豆素-硫酮结构的新型 HOCl 荧光探针。该探针通过独特的分子内电荷转移 (ICT) 效应和双重识别位点机制实现了对 HOCl 检测的高灵敏度和特异性。单独的探针表现出浅橙色荧光。随着 HOCl 浓度的增加，探针会发生特定的氧化，导致橙色荧光减少和青色荧光显着增强。这种“比率”荧光响应提供了一种可靠的方法来检测 HOCl 水平。该探针还具有较大的斯托克斯位移，从而减少了检测过程中的背景干扰并提高了信噪比。此外，该探针在活细胞和斑马鱼模型中表现出出色的成像性能和生物相容性，用于检测 HOCl。这一新工具为研究与 HOCl 相关的疾病和临床诊断提供了巨大的潜力。

2.3 其他检测方法

2.3.1 电化学发光检测microRNA-21

Zhou, P.; Zhu, X.-C.; Wang, X.-F.; Yuan, R.; Chai, Y.-Q. Protein-Induced Electrochemiluminescence Enhancement of Tetraphenylvinyl Derivatives for Ultrasensitive Bioanalysis. Anal. Chem. 2024, 96 (49), 19473–19482. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c04027.

本文首次制备了牛血清白蛋白（BSA）负载的四[4-（4'-氰基苯基）苯基]乙烷纳米聚集体（NAs）（BSA@TBPE-(CN)4 NAs）作为新型电化学发光（ECL）发射体，通过新定义的蛋白质诱导ECL增强机制，表现出卓越的ECL性能。令人印象深刻的是，BSA不仅通过其疏水腔限制分子内运动以提高光辐射，从而提高ECL效率，还促进了BSA@TBPE-(CN)4 NAs的电化学激发，其中BSA的氨基酸残基改变了表面状态并缩小了BSA@TBPE-(CN)4 NAs的能隙，从而进一步提高了ECL效率。此外，由于其大量的负电荷引起的静电排斥，BSA@TBPE-(CN)4 NAs表现出更加分散的状态，这有利于与反应物更充分地反应以改善ECL发射。令人兴奋的是，与TBPE-(CN)4 NAs相比，BSA@TBPE-(CN)4 NAs表现出三倍更强的ECL强度和4.8倍更高的ECL效率。因此，作为一项应用，基于BSA@TBPE-(CN)4 NAs作为高效发射器和错配驱动的三维（3D）DNA Walker作为有效的信号放大器，制备了一种 ECL 生物传感器，用于快速、超灵敏检测microRNA-21检测限（LOD）为 19.1 aM，并成功应用于评估人癌细胞 MCF-7 和 HeLa 的 microRNA-21 表达。这项工作开辟了一条新途径，以合理合成高效的有机 ECL 发射体，以激发其在超灵敏生物传感和高分辨率 ECL 生物成像中的潜在应用。

3 成像型荧光材料

3.1 检测物成像

3.1.1 硝基过氧化物

Chen, Y.; Tang, S.; Hameed, M. S.; Xu, X.; Wang, Q.; Chen, Q.; Yan, J.; Zhang, K.; Han, X. A Bifunctional Naphthalimide-Based Fluorescent Probe for Imaging Lysosomal Peroxynitrite and Viscosity in Living Cells and Zebrafish. Bioorganic Chemistry 2025, 154, 108061. https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2024.108061.

过氧亚硝酸根（ONOO-）和粘度是溶酶体功能的关键指标，与众多疾病的病理生理过程密切相关。因此，创建可靠的分析技术来观察溶酶体 ONOO- 和粘度的波动非常重要。本研究介绍了一种新型基于萘酰亚胺的荧光探针 Nap-Cy 的开发，该探针专门设计用于靶向溶酶体并同时检测 ONOO- 和粘度。Nap-Cy 对粘度 (范围从 1.0 到 1410 cp) 显示出近红外荧光“开启”响应，强度增加约 400 倍。同时，它用作一种具有高灵敏度用于检测 ONOO- 的比率探针，具有约 10 分钟的快速响应时间、42 nM 的低检测限、宽 pH 范围 (5-11) 以及对 ONOO- 的出色选择性超过其他化学和生物物种。此外，Nap-Cy 已成功应用于荧光成像，以监测 SH-SY5Y 细胞和斑马鱼中多个通道中的 ONOO- 和粘度变化。这项研究引入了一个有价值的分子探针，用于研究溶酶体中 ONOO- 和粘度的生物学功能和相互作用。

3.1.2 铜离子

Ge, C.; Pei, F.; Wang, X.; Zhang, P.; Li, H.; Sai, Z.; Yang, Y.; Chang, K.; Ni, T.; Yang, Z. Coumarin-Based Fluorescent Probes for the Detection of Copper (II) and Imaging in Mice of Wilson’s Disease. Bioorganic Chemistry 2025, 154, 108051. https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2024.108051.

铜是一种必需的氧化还原活性金属营养素，具有严格调节的稳态。铜稳态与多种疾病密切相关，使其成为一个重要的研究领域。荧光探针是研究这些条件的有力工具。在这项研究中，开发了一种用于检测 Cu2+ 的荧光探针 Con-Cu400。Con-Cu400 在响应 Cu2+ 时表现出强烈的“开启”荧光信号，展示了高选择性和灵敏度。Con-Cu400 还表现出良好的生物相容性，并成功用于在正常、缺铜和铜超载条件下对细胞和老鼠模型中的 Cu2+ 进行荧光传感。该探针有效检测到威尔逊氏症小鼠肝脏中 Cu2+ 水平升高。这项工作可能有助于荧光探针在研究细胞和动物模型中与 Cu2+ 失调相关疾病方面的更广泛应用。

3.1.3 AChE

Gui, Y.; Wang, J.; Gou, Q.; Yu, X.; Yang, Y.; Wang, C.; Li, L.; Gao, W.; Liu, W.; Wang, H.; Shu, X.; Zhang, Y.; Shang, J. A Novel Dicyanoisophorone-Based Fluorescent Probe for Rapid Detection of Acetylcholinesterase in Biological Systems. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 2025, 329, 125587. https://doi.org/10.1016/j.saa.2024.125587.

乙酰胆碱酯酶 (AChE) 在各种神经疾病中起着至关重要的作用，包括脑部疾病、神经传递改变和癌症。开发有效的方法来对生物样品中的 AChE 进行成像对于理解其在生物系统中的机制至关重要。在此，我们介绍了一种新型荧光探针 CNA，它能够在 520 纳米以 60 秒的快速响应时间和 0.014 U/mL 的检测限检测 AChE。我们成功地应用 CNA 对 PC12 细胞和活体小鼠中的内源性和外源性 AChE 进行成像。这些发现突出了 CNA 作为研究复杂生命系统中 AChE 的生理和病理作用的有效方法的潜力。

3.1.4 超氧负离子

Chen, X.; Li, P.; Wang, G. Development of a Fluorescent Probe for Detecting Superoxide Anions for Monitoring the Progression and Treatment of Acute Spondylitis. Anal. Methods 2025, 10.1039.D4AY01626B. https://doi.org/10.1039/D4AY01626B.

超氧阴离子 (O2˙−) 是一种至关重要的活性氧 (ROS)，并且参与了机体内的各种生理和病理过程。据信内质网 (ER) 中 O2˙− 的爆发与许多炎性疾病密切相关。在这项工作中，合理设计了一种开启型 ER 靶向荧光探针 ERO，用于灵敏且选择性地检测 O2˙−。在水溶液中，O2˙− 的最小检测极限浓度约为 3.3 × 10−7 M。更重要的是，探针 ERO 具有最小的生物毒性，并且可以有效靶向 ER 并检测巨噬细胞中的 O2˙−。白藜芦醇是一种与抗炎作用密切相关的天然药物。通过探针 ERO 的荧光监测发现，小鼠急性脊柱炎中 ER 内 O2˙− 爆发，而白藜芦醇逆转了这一增加。因此，探针 ERO 有可能成为一种有利的诊断工具，用于在炎症期间可视化小鼠脊柱和白藜芦醇的治疗效果。

4 应用型荧光材料

4.1 光电显示

4.1.1 蓝色发光材料

Fang, Y.; Xu, K.; He, D.; Sun, W.; Xiong, W. Multifunctional Electroluminescence Materials with Aggregation-Induced Emission Properties and Reversible Mechanoluminescence. Dyes and Pigments 2025, 235, 112594. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2024.112594.

本文报道了蓝色发光体的设计和合成，即 t-BuTPAniq 和 t-BuTPA2niq，它们以 4-(叔丁基)-N-(4-(叔丁基)(5-苯基)-N-苯基苯胺 (t-BuTPA) 作为给电子体 (D)，以异喹啉 (iq) 作为受电子体 (A)，并通过萘 π 桥链接。在甲苯溶液中，t-BuTPAniq 和 t-BuTPA2niq 表现出发射波长 (λmax) 分别为 462 nm 和 454 nm，光致发光量子产率 (PLQY) 分别为 34% 和 38%。值得注意的是，t-BuTPAniq 在纯薄膜中的 PLQY 为 71%，而 t-BuTPA2niq 的 PLQY 为 79%，表明这两种配合物可能表现出聚集诱导发射 (AIE) 特性。在二氯甲烷溶液中，t-BuTPAniq 和 t-BuTPA2niq 的光致发光寿命在室温下分别为 61.9 ns 和 67.9 ns。此外，实验证明这些分子具有明显的 AIE 特性和可逆机械致变色性能。它们显着的酸碱变色能力对于在荧光防伪中的应用是有利的。用 t-BuTPAniq 和 t-BuTPA2niq 制造的有机发光二极管 (OLED) 表现出蓝色的电致发光，发射峰在 472 nm，达到 4.0% 和 3.6% 的最大外量子效率 (EQE)。总之，这些分子为开发多功能蓝色电致发光材料提供了一个新的研究方向，表明在显示器、照明技术和荧光防伪中具有重要的应用潜力。

4.2 防伪加密

4.2.1 书写加密

Kumari, R.; Milton, M. D. Non-Doped, Solid-State Red-Emitting Phenothiazine-Pyrene Chalcones: Synthesis, Aggregation-Induced Emission Enhancement and Mechanofluorochromism. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 2025, 462, 116222. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2024.116222.

报告了一系列新的发红光吩噻嗪查尔酮的合成，该查尔酮带有芘部分，目的是改善固态中的发射特性。这些化合物表现出大的斯托克斯位移、正溶剂化变色、聚集诱导发射增强和可逆机械致变色 (MFC)。与在 π-π 堆叠有机化合物中观察到的典型猝灭相反，芘-查尔酮 Ch-H 通过单晶 XRD 研究显示分子间 π-π 堆叠，在固态下显示出 94.3% 的高量子产率，这归因于结晶诱导发射增强 (CIEE) 现象。有趣的是，另一种芘-查尔酮 Ch-Np 在通过单晶 XRD 观察时缺乏 π-π 堆叠，在固态下表现出 7.17% 的低量子产率。该化合物的溶液的摩尔消光系数高于众所周知的 N719 染料。高度发光查尔酮 Ch-H 在防伪应用中的潜力得到了进一步证明，方法是在黑纸上书写和盖章，仅在 365 纳米下可见，而在普通日光下不可见。

5 疾病诊断型荧光材料

5.1 疾病治疗

5.1.1 肿瘤光动力治疗

Hu, Z.; Li, J.; Feng, L.; Zhu, Y.; Zhao, R.; Yu, C.; Xu, R.; Wang, W.; Ding, H.; Yang, P. Coassembly of Dual-Modulated AIE-ESIPT Photosensitizers and UCNPs for Enhanced NIR-Excited Photodynamic Therapy. Nano Lett. 2024, 24 (51), 16426–16435. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c05497.

聚集诱导发光（AIE）光敏剂有望应用于光动力疗法，但其短激发波长是一个限制。在这项研究中，我们开发了一系列基于激发态分子内质子转移（ESIPT）和AIE的双重调节能力的有机光敏剂。值得注意的是，我们通过利用上转换纳米粒子（UCNP）和两亲性聚合物的共组装策略合成了近红外（NIR）激发的光敏纳米粒子。光谱分析和理论计算阐明了额外的或 π-间隔基团对 ESIPT 过程的构象变化和能垒的显着影响。通过共组装策略实现了光敏剂和 UCNP 之间有效的福斯特共振能量转移。体外和体内实验都证明了这些纳米粒子在近红外激发下的抗肿瘤功效。这项工作不仅引入了一种同时调节 AIE 特性和 ESIPT 过程的新方法，而且还为克服许多有机光敏剂激发波长限制提供了一个稳健的解决方案。

5.1.2 肿瘤增敏治疗

Chen, Y.; Yang, S.-Y.; Ou, X.; Wang, H.; Kong, F.-C.; Chow, P. C. Y.; Wang, Y.; Jiang, Y.; Zhao, W.; Sun, J.; Kwok, R. T. K.; Zheng, D.-W.; Yu, W.; Wang, F.; Lam, J. W. Y.; Tang, B. Z. Engineering a Near-Infrared Spiro-Based Aggregation-Induced Emission Luminogen for DNAzyme-Sensitized Photothermal Therapy with High Efficiency and Accuracy. J. Am. Chem. Soc. 2024, 146 (51), 35462–35477. https://doi.org/10.1021/jacs.4c14818.

基于聚集诱导发光 (AIEgens) 的光热疗法 (PTT) 已发展成为肿瘤消融一个有前途的领域。然而，由于传统 AIEgens 的光致发光 (PL) 和光热性能不协调，以及热疗诱导的肿瘤细胞抗凋亡应答，阻碍了满意的治疗效果。本文设计了一种近红外 (NIR) 螺环 AIEgen TTQ-SA，通过辅助 DNAzyme 调节的肿瘤细胞增敏来增强 PTT。最初制备了具有独特分子结构和堆积模式的 TTQ-SA，赋予其强大的 AIE 效应、良好的 PL 量子产率和良好的光热性能。DNAzyme 作为基因沉默工具，可以在 PTT 过程中减轻抗凋亡反应。通过将 TTQ-SA 和 DNAzyme 整合到叶酸修饰的聚（乳酸-共-羟基乙酸）（PLGA）聚合物中，这种制备的纳米系统可以促进细胞凋亡并使肿瘤细胞对 PTT 敏感，从而最大化治疗效果。在基于螺环 AIEgen 的 PTT 和基于 DNAzyme 的基因沉默相结合的情况下，这种设计良好的纳米系统对肿瘤靶向显示出有希望的 NIR 和光热成像能力，并对原位乳腺癌表现出显着的细胞凋亡、抗肿瘤和抗转移作用。此外，在自发性 MMTV-PyMT 转基因小鼠中实现了协同抗肿瘤作用。这些发现为基于 AIEgen 的光热治疗诊断和 DNAzyme 调节的肿瘤细胞增敏提供了新的见解，为临床研究中的协同基因沉默-PTT 纳米平台铺平了道路。

5.1.3 肺癌的协同治疗

Li, Y.; Zhu, Q.; He, P.; Wu, T.; Ouyang, Z.; Zhu, L.; Wang, F.; Zhou, X.; Jiang, Z.-X.; Chen, S. Multifunctional “Add-On” Module Enabled NIR-II Imaging-Guided Synergistic Photothermal and Chemotherapy of Drug-Resistant Lung Cancer. ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16 (49), 67275–67288. https://doi.org/10.1021/acsami.4c14519.

图像引导化疗-光热联合治疗（chemo-PTT）因其协同治疗效果、降低的副作用和药物耐药性最小而备受认可，但该类治疗剂的发展却受到成像和治疗性能低下以及制备过程繁琐的阻碍。在此，我们引入了一个多合一“附加”模块（BBT-C6），用于方便构建阿霉素（DOX）负载的纳米粒子（DOX@BBT），实现高效二近红外（NIR-II）荧光成像（FLI）引导化疗耐药性肺癌的协同化疗-光热治疗。BBT-C6 精细的 Janus 型两亲结构使其具有多功能性，包括 NIR-II FLI、聚集诱导发射（AIE）特性、适度的光热转换效率 (PCE)、出色的光稳定性和聚乙二醇化 (PEGylation)，这可以提高 NIR-II FLI 和 PTT 性能，简化治疗诊断的复杂性，并使多功能治疗诊断的高重现性得以实现。共聚焦显微镜显示，BBT@DOX 可有效地将道柔比星运送入细胞，导致道柔比星的积累量超过道柔比星耐药细胞的外排能力。体外和体内研究均表明，BBT-C6 增强了 BBT@DOX 的疗效，实现了对道柔比星耐药性肺癌的高效光热-化疗协同治疗。除了开发多功能的“附加”模块来方便地构建多功能纳米系统外，本研究还为设计先进的治疗剂以用于精确的生物医学应用提供了新的见解。

5.2 疾病诊断

5.2.1 阿尔兹海默症

Fu, Y.-X.; Liu, S.-Y.; Guo, W.-Y.; Mei, L.-C.; Dai, Y.-J.; Peng, X.-J.; Yin, J.; Wang, D.-W.; Yang, G.-F. Fluorescence Imaging Opens a New Window for the Diagnosis of Early-Stage Alzheimer’s Disease. Biosensors and Bioelectronics 2025, 271, 117051. https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.117051.

随着全球人口老龄化，阿尔茨海默病（AD）的发病率和患病率持续上升，对人类健康构成严重威胁。丁酰胆碱酯酶（BChE）在 AD 患者的大脑中过表达，是潜在的药物靶点和生物标志物。然而，BChE 在 AD 过程中的分子机制仍不清楚。因此，开发用于 BChE 检测的工具可以帮助诊断 AD，并加深我们对 BChE 对疾病进展的贡献的理解。受 BChE 天然底物的生物启发策略的启发，我们设计了一种 BChE 荧光探针（HCYO），该探针具有用于 BChE 检测的新型识别基团，以辅助 AD 的早期诊断。该探针可以选择性地检测内源性 BChE，检测限极低，为 28.9 ng/mL。使用 HCYO，我们成功地对四只患有超早期 AD 模型的小鼠进行了成像，对该疾病进行了早期诊断。此外，使用这种 HCYO 探针，我们证实 BChE 影响炎症诱导的磷酸化 tau 蛋白和骨髓细胞 2 上触发的受体表达水平上调，从而影响 AD 进展。这些发现为开发用于 AD 治疗的 BChE 抑制剂提供了至关重要的理论基础。

5.2.2 前列腺癌

Dai, J.; Wu, Y.; Deng, X.; Zhou, H.; Dong, C. An Estrogen Receptor Β‑targeted Near-Infrared Probe for Theranostic Imaging of Prostate Cancer. RSC Med. Chem. 2025, 10.1039.D4MD00767K. https://doi.org/10.1039/D4MD00767K.

雌激素受体 β (ERβ) 在去势抵抗性前列腺癌 (CRPC) 中异常表达，因此，诊断和治疗 ERβ 探针不仅有助于揭示 ERβ 在前列腺癌 (PCa) 中的复杂作用，而且促进了 ERβ 靶向 PC 治疗。在此，我们报道了一种新型 ERβ 靶向近红外荧光探针 D3，具有成像和治疗双重功能，该探针具有 ERβ 选择性高、光学性能好、抗干扰能力强等优点。此外，它在 CRPC 细胞中表现出优异的抗增殖活性。最后，D3 也成功地应用于前列腺癌小鼠模型中 ERβ 的体内成像。因此，这种 ERβ 靶向近红外荧光探针可用作研究 ERβ 靶向诊断和治疗 PC 的潜在工具。

5.2.3 风湿性关节炎

Wang, X.; Xu, L.; Tan, D.; Lin, W. A Novel Cys-Activated NIR-II Fluorescent Probe for Rheumatoid Arthritis Fluorescence Imaging in Vivo. New J. Chem. 2025, 49 (2), 572–578. https://doi.org/10.1039/D4NJ04163A.

类风湿关节炎 (RA) 是一种常见的炎症性疾病，严重限制正常关节运动。半胱氨酸 (Cys) 过度产生是类风湿关节炎的生物标志物之一。然而，相关荧光探针的研究主要集中在近红外 I 区，近红外 II 区荧光探针的开发较少。因此，在这项研究中，我们设计并合成了 NIR-II 荧光 (NIR-II FL) 探针 GY-G，用于特异性检测 RA 中的内源性 Cys，具有优异的 NIR-II FL 成像性能。该探针表现出超过 920 nm 的 NIR-II FL 发射和 110 nm 的大斯托克斯位移。此外，GY-G 在 RA 模型中以高灵敏度和选择性响应于 Cys。值得注意的是，我们使用 GY-G 成功实现了 RA 模型中内源性 Cys 的 NIR-II FL 成像。重要的是，GY-G 有望成为 RA 早期诊断的潜在候选者。首次开发出用于检测关节炎模型中内源性 Cys 的 NIR-II 荧光探针。总体而言，该探针在探索与 Cys 相关的关节炎的病理生理过程方面具有巨大潜力，并具有可用于 NIR-II 荧光成像的一系列生物医学工具。

5.2.4 帕金森症

Zheng, Y.-L.; Song, S.; Zhou, Y.; Li, H.; Zhu, Z.; Zhang, Y.; Song, Z.; Han, Z.; Wang, Y.; Yang, X.; Lian, F.; Wei, K.; Yuan, F.; Bai, X. A Phenylfuran-Based near-Infrared Fluorescence Probe for Sensitively Detecting Cysteine in a Cellular Model of Parkinson’s Disease. Journal of Molecular Structure 2025, 1326, 141087. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2024.141087.

半胱氨酸 (Cys) 作为乙酰辅酶 A 和牛磺酸生物合成的关键前体，同时在氧化还原调节和蛋白质翻译后修饰中也发挥着至关重要的作用。因此，在生物系统中快速、有效地检测半胱氨酸对其多方面功能的进一步阐明具有重要意义。在本研究中，我们精心构建了一个新的半胱氨酸敏感近红外荧光探针 CBTFA。该探针的特点是苯呋喃作为骨架结构，氰基作为吸电子基团，苯并噻唑作为整个 π 共轭体系中的延伸单元，丙烯酸酯作为半胱氨酸的识别位点。与半胱氨酸相互作用后，探针 CBTFA 在 675 nm 处表现出近红外荧光发射，在荧光性能方面展示了非凡的特性。这些特性包括 12 分钟的快速响应时间、110 nm 的显着斯托克斯位移、具有 113 nM 检测限的出色灵敏度以及导致荧光增强 20 倍的显着选择性。此外，探针 CBTFA 已成功用于以显着的红色荧光可视化内源性半胱氨酸，并绘制帕金森病细胞模型中半胱氨酸水平升高的图谱。