荧光爱好者周刊（第十二期）

本周图片：通过显微镜拍摄到的一个细胞。显示肌球蛋白II（青色）和肌动蛋白丝（红色）图片来源

1 检测型荧光材料

1.1 金属/阳离子

1.1.1 Fe3+/2+

研究人员设计并合成了一种荧光探针（E）-4-（（4-（5-氟-1H-苯并咪唑-2-基）苯亚甲基）氨基）苯酚（FBAP），用于检测Fe3+/2+。探针FBAP溶液的荧光强度随着Fe3+浓度的增加而逐渐增强。低检测限（LOD）计算为0.17 nM。通过时间依赖密度泛函理论（TD-DFT）和溶剂化模型密度（SMD）计算了FBAP的优化结构和发光性质。亚胺探针中的二面角旋转和ICT（内部电荷转移）效应关闭了苯并咪唑的发射，这在亚胺被切割后得以恢复。探针FBAP成功应用于通过电话判断葡萄酒中Fe3+/2+是否超过标准，并且也进行了以试纸形式对Fe3+/2+的快速检测。

Duan, N.; Ding, L.; Yang, S.; Tian, H.; Sun, B. A “Turn‐On” Fluorescent Probe for the Visual Detection of Total Iron in Wine. Luminescence 2024, 39 (11), e70021. https://doi.org/10.1002/bio.70021.

1.1.2 Hg2+

自然界中普遍存在的金属-生物分子相互作用为功能性分子和智能传感器的开发提供了基础知识和丰富的结构模型。在本项工作中，受金属蛋白中活性位点的启发，设计了一种仿生肽传感器，用于在生物体系中选择性识别和激活感应Hg2+。引入了具有典型聚集诱导发光（AIE）行为的四苯基乙烯（TPE）作为可激活的信号转换器，以实现高信噪比的信号传递。利用可调节的侧链和灵活的肽链连接来调整对Hg2+的配位亲和力、选择性和荧光响应。得益于快速响应（1分钟）、高特异性和纳摩尔级灵敏度，该肽传感器能够研究Hg2+急性毒性的机制。肽传感器能够穿透血浆膜，揭示了Hg2+的剂量依赖性和动态亚细胞生物分布行为。研究发现，Hg2+在短期暴露下更倾向于在细胞核仁中积累并迅速富集，这证实了其对核糖体生物合成的不利影响以及由此产生的遗传缺陷。这些结果突出了肽传感器作为不仅用于现场检测，还用于研究活生物体系中该金属离子的细胞生物学和毒理学的有前途的工具。

Tang, X.; Feng, H.; Li, Y.; Miao, T.; Gao, H.; Zhao, R.; Huang, Y. Bioinspired Peptide Sensors with Tailorable Structure for Specific and In-Situ Tracking of Hg2+ Biodistribution in Living Cells upon Acute Exposure. Biosensors and Bioelectronics 2025, 269, 116940. https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116940.

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通过整合罗丹明B和4-苯吗啉基团，研究者们合成了一种新型荧光探针RhPy，用于检测汞离子（Hg2+）。该探针的识别机制涉及Hg2+与二硫代氨基甲酰胺的反应，最终触发罗丹明内酰胺环的开启，形成具有强发射的新分子RhPy-S。RhPy探针展现出了卓越的检测限（0.015 μM）和快速的响应时间（小于10秒）。重要的是，RhPy显示出几乎无细胞毒性，而RhPy-S的发射光谱在596 nm处达到峰值，这使得探针具有良好的组织穿透能力，并在活细胞、斑马鱼和体内小鼠模型中具有实际应用价值。这项工作通过为环境和生物应用提供高灵敏度的化学传感器，推动了该领域的发展。

Liang, Y.; Wang, X.; Chen, M.; Musikavanhu, B.; Rehman, A. U.; Wang, X.; Xue, Z.; Zhao, L. A Rhodamine-Based High-Sensitivity Low-Cytotoxicity Probe for Rapid Turn-on Detection of Hg2+. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 2025, 328, 125443. https://doi.org/10.1016/j.saa.2024.125443.

1.2 阴离子

1.2.1 ONOO−

研究中制备了一种新型的基于二氰基异佛尔酮的比色荧光探针3，用于在水相条件下识别过氧亚硝酸盐（ONOO−）。当与ONOO−滴定时，探针3的吸收带发生大的红移，导致溶液颜色从黄色明显变为淡粉色，这使得“裸眼”检测成为可能。此外，探针3能够与ONOO−瞬间反应，并在621纳米处伴随着显著的荧光增强，检测限低至37纳摩尔。最重要的是，探针3在水溶液中对ONOO−表现出高选择性和灵敏度，即使在其他竞争离子存在的情况下。探针3也已成功应用于活MCF-7细胞中，结果表明探针3可以作为检测ONOO−的潜在候选物。

Wu, J.; Li, J.; Shi, Y.; Jiang, L.; Chan, C.; Feng, R.; Wang, Y.; Xue, Z. Turn-on Fluorescent Probe Based on Dicyanoisophorone for Bioimaging and Rapid Detection of Peroxynitrite in Aqueous Media. Anal. Methods 2024, 10.1039.D4AY01721H. https://doi.org/10.1039/D4AY01721H.

1.3 小分子

1.3.1 glucose

研究团队开发了一种新型的非酶促体外葡萄糖感应材料，该材料是由碳量子点（CQDs）包覆化学改性的羧甲基纤维素（CMC）纳米复合材料构成。这种材料是通过一种低成本的绿色技术合成的。通过N,N′-二环己基碳二亚胺（DCC）辅助的Steglich酯化反应，CMC和葡萄糖之间的反应导致了荧光“开启-关闭”机制，从而实现了葡萄糖的检测。

在体外传感研究中，该材料对葡萄糖的检测限（LOD）为7 nM，覆盖了两个线性范围：0至0.06 mM（R2 = 0.9346）和1.28至61.44 mM（R2 = 0.9704）。该传感系统在极端离子强度和pH条件下保持了优异的稳定性，并且成功地对诸如同源糖、氨基酸、阳离子和阴离子等干扰物进行了高选择性研究。

通过在人类血液样本中直接测试，验证了所提出的传感器的临床潜力，并与商业血糖仪进行了对比。传感器证明了其可靠性，恢复率达到100 ± 5%，确认了其在葡萄糖监测方面具有应用前景，有助于有效的糖尿病管理。

Patra, S.; Sahoo, D.; Swain, S. K. Carbon Quantum Dots in N,N′-Dicyclohexylcarbodiimide Assisted Cellulose: A Fluorescence Sensitive Approach for Ex Vivo Glucose Monitoring in Human Serum. International Journal of Biological Macromolecules 2024, 283, 137761. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.137761.

1.3.2 phytic acid

研究团队开发了一种基于稀土掺杂多金属氧酸盐的新型荧光传感平台，用于检测植酸（phytic acid）。该平台的核心是钨掺杂的铕杂多金属氧酸盐Na9EuW10O36，它在温和条件下制备，并且发射出铕离子的特征发射峰，波长分别为556、591、618、649和700纳米。通过静态猝灭作用，Na9EuW10O36实现了对植酸的荧光传感。该方法检测植酸的线性范围为1-100 μmol·L^-1，线性方程为F0/F = 0.0256[c(PA)] + 0.9489 (R2 = 0.9930)，检测限为0.51 μmol·L^-1。

研究还通过在Litopenaeus vannamei和冷冻Larimichthys样品中进行添加回收测试，实现了对水产品中植酸的检测，回收率在96.68%到116.04%之间，相对标准偏差小于6%，显示出该传感平台在水产品中检测植酸的强应用潜力。

Li, Y.-L.; Li, N.; Huang, Y.-L.; Que, M.-M.; Wang, L.; Zhang, J.-L. A Novel Fluorescent Sensor Based on Lanthanide-Doped Polyoxometalate for Ultrasensitive Detection of Phytic Acid. Tungsten 2024. https://doi.org/10.1007/s42864-024-00299-5.

1.3.3 NO2

固体推进剂在长期储存后通常会表现出各种老化特征。本研究提出了一种使用硼-二吡咯镍复合物（BDP-Ni）作为探针来评估推进剂状态的策略。热重分析和循环伏安法结果表明，探针BDP-Ni具有优异的热稳定性和电化学稳定性。通过使用BDP-Ni的溶液和薄膜，我们成功检测到NO2气体，并观察到其对不同浓度NO2的显著荧光强度响应。随后，与其他特征气体的选择性实验确认了BDP-Ni对NO2的高特异性。此外，在相同条件下，推进剂的加速老化实验与BDP-Ni薄膜一起进行。这种方法不仅可以根据BDP-Ni的荧光变化计算推进剂释放的NO2气体浓度，还可以推断推进剂的状态。该探针还可以作为评估推进剂中稳定剂消耗程度的“报警器”。这项工作展示了荧光探针的制备，并提供了一种检测推进剂释放的特征气体的新方法。

Cui, Y.; Xia, D.; Cui, Z.; Li, Y.; Zhang, J.; Wang, P.; Guo, T.; Lin, K.; Yang, Y. A New Fluorescent Probe Based on BODIPY for Testing NO2 Released from Propellants. Energetic Materials Frontiers 2024, S2666647224000812. https://doi.org/10.1016/j.enmf.2024.11.001.

1.3.4 羟基自由基

研究团队开发了一种超灵敏的近红外（NIR）定位于溶酶体的羟基自由基（•OH）荧光探针Lyso-OH，用于原位检测溶酶体中的•OH。Lyso-OH与•OH的反应导致显著的光谱红移和在655纳米处的显著NIR荧光响应。这种π共轭和光谱特性的大幅变化可以实现极低的背景荧光，有助于获得高对比度和超灵敏的NIR荧光响应，使Lyso-OH能够检测由低价金属（例如Fe2+和Cu+）自氧化产生的微量•OH。Lyso-OH具有良好的溶酶体靶向能力，并已用于两种过渡金属依赖的调控细胞死亡过程——铁死亡（ferroptosis）和铜死亡（cuproptosis）的荧光成像。结果揭示了铁死亡和铜死亡都伴随着溶酶体•OH水平的增加。此外，Lyso-OH还能够监测小鼠炎症和肿瘤模型中•OH水平的波动。Lyso-OH的良好分析性能可能使其能够广泛应用于更多与•OH相关的生理和病理过程。

Luo, X.; Rao, Q.; Wei, S.; Lv, J.; Wu, Y.; Yang, M.; Luo, J.; Gao, J.; Li, X.; Yuan, Z.; Li, H. An Ultrasensitive Lysosome-Targeting NIR Fluorescence Probe for Detection of Hydroxyl Radical during Ferroptosis and Cuproptosis. Sensors and Actuators B: Chemical 2025, 424, 136951. https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.136951.

1.3.5 水

在这项研究中，科学家们采用了分子内锁定策略来设计高性能的聚集诱导发光（AIE）发光体（AIEgens）。他们利用苯甲酮（BP）和二苯并呋喃酮（FO）骨架作为电子受体，以及三苯胺作为电子给体，设计并合成了两种AIEgens，分别命名为BP-TPA和FO-TPA。这种微小的结构调整导致了BP-TPA和FO-TPA在光学特性上的显著差异。BP-TPA和FO-TPA都表现出聚集诱导发光（AIE）特性，即在溶液中无发射，但在聚集状态下发光增强。然而，FO-TPA的分子内锁定策略设计使其在聚集态和固态中的荧光量子产率（ΦF）更高，其αAIE（I/I0）是BP-TPA的5倍。

通过X射线单晶分析、力致荧光变色和理论计算的详细研究表明，适当的分子内锁定策略可以有效地增加分子平面性，减少分子内扭曲，并使聚集态下的分子堆叠更紧密，从而显示出更高的ΦF。FO-TPA出色的光学特性使其有望应用于LED设备。BP-TPA作为水分检测器，显示出高灵敏度，其在水中的检测限（LOD）分别为THF中的0.0075%，EA中的0.0034%，以及Dio中的0.0074%。

Du, X.; Lv, S.; Liu, Q.; Liu, D.; Liu, X.; Cheng, X.; Zong, L.; Xing, X.; Qiu, D.; Su, H. Molecular Engineering to Design High-Performance AIEgens: Optical Properties, LED Devices and Water Detection. Journal of Molecular Structure 2025, 1323, 140779. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2024.140779.

1.3.6 喹诺酮

研究人员提出了一种新型的荧光探针，该探针由铽和氮共掺杂的碳点（Tb@N-CDs）和α-硫辛酸功能化的铜纳米簇（LA@CuNCs）组成，用于比率检测喹诺酮类抗生素（QA）。在这个系统中，Tb@N-CDs促进了LA@CuNCs的聚集，通过聚集诱导发光增强（AIEE）增强了其在670纳米处的荧光发射。同时，由于Förster共振能量转移（FRET），Tb@N-CDs在460纳米处的荧光发射减弱。当引入QA，如环丙沙星（CFX）时，Tb3+离子与N-CDs之间的结合减弱，破坏了AIEE和FRET过程。这种破坏导致670纳米处的荧光发射减少，而460纳米处的荧光发射同时增加。荧光响应比（F460/F670）随着CFX浓度的增加而增加，显示出从0.008到120 μmol L−1的线性范围，检测限为1.6 nmol L−1。该方法成功检测了牛奶和尿液样品中的CFX，回收率在97.7%到103.8%之间，相对标准偏差（RSD）小于3.79%。

Ali, R.; Alshaman, R.; Albalawi, A. S.; Alsharif, O. M.; Hakami, O. A.; Alharthi, H. H.; Jumah, F. F.; Al-Qarni, A. M.; Albalawi, N. S.; Alashjaee, M. S.; Aljohani, F. S.; Alghuzawi, A. M.; Al-Atwi, M. H.; Alharbi, A. H.; El-Wekil, M. M. Fluorometric Detection of Quinolones via AIE and FRET with Terbium-Doped Carbon Dots and Copper Nanoclusters. Food Chemistry 2025, 465, 142076. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.142076.

1.3.7 一氧化碳

一氧化碳（CO）是一种内源性产生的具有多种药理活性的气体。敏感且选择性地检测CO对于研究其生物学功能至关重要。自2012年首个CO荧光探针的报告以来，已有超过100篇相关论文发表。值得注意的是，两种商业化的钌-羰基复合物（CORM-2和CORM-3）被广泛用作CO的替代品。不幸的是，这两种CORM化学活性非常高，更倾向于释放CO2而不是CO，除非存在亲核试剂。因此，存在“两个故事”的CO探针：那些检测CO的和那些只检测使用的CORM而不检测CO的。此外，由于它们缺乏可靠的CO产生和在水溶液中快速降解，存在“检测CORM-2或CORM-3”在CO研究中真正意味着什么的问题。此外，对于在体内检测低水平（通常是纳摩尔级）的CO，快速的反应动力学是有意义的结果的先决条件。在这篇综述中，我们详细讨论了这些问题，理解科学发现的演变性质，并旨在防止进一步的混淆。

Liu, D.; Yang, X.; Wang, B. A Tale of Two Cities in Fluorescent Sensing of Carbon Monoxide: Probes That Detect CO and Those That Detect Only Chemically Reactive CO Donors (CORMs), but Not CO. J. Org. Chem. 2024, acs.joc.4c02301. https://doi.org/10.1021/acs.joc.4c02301.

1.3.8 甲基乙二醛

甲基乙二醛（MGO）是一种与动物和植物多种病理状态相关的重要的信号分子。然而，MGO水平过高与多种疾病相关。因此，开发一种灵敏的方法来监测体内MGO水平并研究其分子机制具有重要意义。尽管大多数报道的MGO荧光探针是为细胞和动物设计的，但还没有用于研究植物中MGO水平的探针。因此，我们在此报告了一种名为CPDN的荧光探针，该探针利用香豆素衍生物作为荧光团，O-苯胺作为识别基团，合理构建而成。在我们的研究中，CPDN显示出能够选择性和灵敏地检测溶液中的MGO，并成功用于成像活细胞、斑马鱼和拟南芥中内源性和外源性MGO水平。令人惊讶的是，对CPDN的进一步研究发现，拟南芥中高MGO水平可以抑制根的生长。此外，研究表明，拟南芥在遭受干旱胁迫时MGO水平增加，这可能是抑制根发育和导致根长度变短的主要原因。因此，探针CPDN可以作为研究非生物胁迫条件下MGO水平和探索其在植物生长机制中作用的强大工具。我们相信，CPDN在监测植物中MGO水平的应用对于深化对植物生长机制的理解具有重要价值。

Liu, T.; Cheng, Z.; Wu, Y.; Qiu, Y.; Luo, X.; Liu, G.; Sun, Q. A Novel Fluorescent Probe for MGO Detection and Its Application for Monitoring Root Growth and Drought Stress in Arabidopsis Thaliana. Advanced Agrochem 2024, S2773237124001035. https://doi.org/10.1016/j.aac.2024.11.006.

1.3.9 对苯二酚

高效电致化学发光（ECL）发射体的设计和合成对于广泛的分析应用具有极大的潜力。在本研究中，我们开发了一种快速且直接的策略，使用单个聚集诱导发光配体，特别是1,1,2,2-四(4-吡啶基苯基)乙烷（TPPE），在几秒钟内制造出自发光的基于镉的金属-有机框架（Cd-MOF）。镉的刚性和方向性丰富的金属节点与有机配体通过配位在Cd-MOF中形成，有效地限制了TPPE的分子内自由运动并抑制了非辐射弛豫。此外，独特的多孔结构结合了由Cd2+的引入带来的催化活性，使得Cd-MOF相较于单个TPPE实现了90倍的ECL增强，因为更多的生色团被电激发，更多的共反应剂被催化产生发光。制备的Cd-MOF通过将ECL发射体和共反应剂加速器整合到单一实体中，放大了ECL性能，简化了传感过程。利用出色的ECL性能，我们构建了一个基于竞争反应的对苯二酚敏感的ECL传感器，具有从200纳摩尔到1毫摩尔的宽线性范围，以及低至80纳摩尔的满意检测限。

Xing, H.; Tian, S.; Zhou, Z.; Zhang, Z.; Zhang, C.; Zhang, S.; Lin, J.; Guo, C.; Wang, E.; Li, J. Rapid Preparation of a Self-Luminous Cd-Based Metal–Organic Framework Using AIEgen Ligands for High-Performance Electrochemiluminescence. Anal. Chem. 2024, 96 (47), 18781–18789. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c04202.

1.3.10 奈玛特韦

本研究提出了一种由基于配体的发光金属有机框架（Ca-TMA/MCC）组成的纳米探针，用于检测尼马曲韦（NTV），这是一种每周服用一次的发色药物。该传感器通过光谱方法、高分辨率扫描电子显微镜（HR-SEM）、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）进行了评估。与微晶纤维素（MCC）和Ca-TMA金属有机框架（MOF）相比，通过HR-SEM分析显示，这种杂化材料展现出了独特的形态特征。Ca-TMA/MCC复合材料的衍射图谱清楚地显示了Ca-TMA MOF的特征衍射带，表明MCC在形成结晶MOF杂化物中得到了有效整合。此外，FTIR光谱展示了MCC和Ca-TMA MOF的特征吸收带。所创建的纳米探针作为一种高灵敏度、特异性和精确性的传感器，成功应用于市售剂型NTV的检测。NTV定量的最佳条件为：去离子水作为所开发杂化物的分散溶剂，孵育时间为6分钟。成功获得了从2.5到75微克/毫升的宽线性范围，并伴有0.9969的高相关系数。回收率确认在99.8%到100.6%的范围内，而相对标准偏差（RSD）在0.1%到1.7%的范围内。所得结果突出显示，该方法根据ICH Q2(R2)是准确的，并成功应用于市售剂量的NTV测定。此外，该方法在目前公认的环境影响指标（AGREE和AGREEprep）及其适用性（BAGI）方面也表现出良好的性能。

Bedair, A.; Abdelhameed, R. M.; Hammad, S. F.; Abdallah, I. A.; Locatelli, M.; Mansour, F. R. Aggregation-Induced Emission of Hybrid Microcrystalline Cellulose/Metal–Organic Framework for Selective Spectrofluorometric Detection of Nirmatrelvir. Microchemical Journal 2024, 207, 112198. https://doi.org/10.1016/j.microc.2024.112198.

1.4 多重检测

1.4.1 H2S, polarity and viscosity

作者所设计的荧光探针TPEC-DNBS能够对H2S和微环境产生级联响应。在与H2S高度选择性和灵敏性反应后，产生中间体TPEC-OH，该中间体可以进一步响应极性和粘度变化。由于聚集诱导发光（AIE）和扭曲分子内电荷转移（TICT）效应，极性可以促进TPEC-OH的荧光发射波长和强度，产生双重响应特性，其变化趋势（从低极性时的弱绿光荧光到高极性时的强红光荧光）与传统极性探针的变化趋势相反（从低极性时的强绿光荧光到高极性时的弱红光荧光）。粘度只能诱导荧光强度的变化。通过构建心肌细胞模型和肝细胞模型的缺血再灌注模型，进一步证明在缺血再灌注损伤后，细胞处于低极性环境，经过H2S处理后微环境可以得到恢复。

Ji, L.; Fu, A.; Zhang, Y.; Xu, Y.; Xi, Y.; Cui, S.; Gao, N.; Yang, L.; Shang, W.; Yang, Z.; He, G. An AIE-TICT Fluorescence Probe Cascade Responsive to H2S, Polarity and Viscosity to Track Microenvironment Changes in Cellular Model of Ischemia-Reperfusion Injury. Analytica Chimica Acta 2025, 1334, 343425. https://doi.org/10.1016/j.aca.2024.343425.

2 成像型荧光材料

2.1 检测物成像

2.1.1 H2S

氢硫化物（H2S）是一种信使分子，能够调节多种生理功能。传统的H2S检测方法通常不用于检测内源性H2S，并且在选择性和准确性检测方面存在困难。为了解决这一挑战，研究人员开发了一种新型的H2S荧光探针4-(2-(6-羟基-2-萘基)乙基)-1-甲基吡啶鎓（DSNP），该探针通过强电子吸引基团触发硫解反应，释放荧光分子。DSNP探针不仅具有良好的选择性、大的斯托克斯位移和生物相容性，而且检测限低至28.4 nM，反应时间快至30分钟。此外，DSNP已成功应用于骨髓瘤细胞和斑马鱼中H2S的成像。这项研究为推动该探针在骨肉瘤中H2S定位研究的适用性提供了新的见解。

DSNP探针的设计利用了萘染料的高量子产率和出色的光稳定性，这些特性源于染料的刚性平面结构和广泛的π电子共轭，通过策略性地替换功能基团，可以精细调节这些特性，增强其作为荧光探针的可行性。DSNP探针包含强大的电子吸引基团和对H2S反应性高的位点，进一步降低了检测限，并实现了在骨髓瘤细胞中内源性H2S的成像。

该研究还强调了DSNP探针的大斯托克斯位移（217 nm），这提高了荧光检测的准确性。DSNP对H2S的高选择性使其在生物医学应用中具有潜力。在与各种相关分析物（包括各种阴离子/阳离子、代表性氨基酸、活性氧/氮物种（ROS/RNS））的处理中，DSNP探针的荧光强度在室温下30分钟内几乎没有变化，而当与Na2S（100 μM）处理时，探针的荧光强度发生了显著变化（约45倍的荧光增强），显示了对H2S的高选择性。

Zhu, X.; Chen, H.; Ke, F. A Biocompatible Fluorescent Probe for Endogenous Hydrogen Sulfide Detection and Imaging. Analytical Biochemistry 2025, 697, 115718. https://doi.org/10.1016/j.ab.2024.115718.

2.1.2 丙酮酸

研究团队开发了一种新型的“关闭-开启”式荧光探针FPA，用于在活体系统中成像丙酮酸（PA）。这种探针基于光诱导电子转移（PET）途径设计和合成，能够在447纳米处释放强烈的荧光。FPA能够在水中、活细胞、秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）和拟南芥（Arabidopsis thaliana）根部检测PA，具有良好的选择性和低至0.42微米的灵敏度。

该研究中，FPA的荧光探针展现了对PA的“关闭-开启”响应，并且具有出色的对PA的选择性和灵敏度。此外，研究还成功使用FPA探针研究了细胞内PA产生途径，并评估了拟南芥根部在不同生长阶段的生理水平。结果显示，拟南芥根部的PA生理水平与生长阶段密切相关，表明PA可能作为碳源和相关的生长信号分子，促进植物生长和根部伸长。

Li, M.; Li, X.; Chen, L.; Li, X.; Liu, C. An “off-on” Fluorescent Probe for Imaging Pyruvic Acid in Living Systems. Talanta 2025, 284, 127225. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2024.127225.

2.2 细胞成像

2.2.1 脂滴

银屑病是一种伴随多种并发症的自身免疫炎症性疾病。活性氧（ROS）是炎症的调节因子，银屑病患者中观察到由于氧化/抗氧化失衡导致的ROS过量产生。次氯酸（HOCl）是一种由髓过氧化物酶（MPO）从氯离子（Cl^-^）和过氧化氢（H2O2）产生的ROS。近期研究表明，内源性HOCl可能是银屑病的一个潜在生物标志物，这突显了开发高效分析工具以检测和实时监测HOCl的必要性。在此，我们设计了一种新型高度灵敏且选择性的基于香豆素的荧光探针CN2-CF3-S，用于HOCl的检测。该探针本身由于硫羰基的重原子效应而几乎没有荧光。然而，在响应HOCl时，会转化为无硫衍生物CN2-CF3-O，导致荧光显著增强，HOCl的检测限为3.2 nM。HOCl识别机制可以归因于HOCl触发的氧化脱硫过程，这与液相色谱-质谱（LC-MS）分析和密度泛函理论（DFT）计算一致。探针的设计结合了两个结构特征，实现了高效的脂滴（LDs）靶向成像。两个强电子给体二甲基氨基基团的存在加强了有效的推拉系统，使CN2-CF3-O在非极性介质中表现出显著的溶剂致变色性，通过增强的蓝移发射实现。同时，受体侧的三氟甲基苯基基团导致增加了亲脂性。CN2-CF3-S探针已成功用于无洗涤方式下追踪细胞内源性HOCl以及银屑病小鼠皮肤上的HOCl。结果表明，皮肤中HOCl的浓度可能与银屑病炎症程度呈正相关。因此，CN2-CF3-S构成了首个LDs成像荧光探针，用于检测与银屑病相关的HOCl，为进一步深入研究银屑病的病理生理学提供了便利工具。

Zhao, X.; Hu, X.; Li, L.; Liu, Y.; Song, B.; Li, Y.; Cao, Z.; Zhou, H.; Peng, C.; Deng, Y.; Fang, Y. Simultaneous Visualization of Lipid Droplets and Tracking of the Endogenous Hypochlorous Acid in Psoriatic Mice Models with a Novel Fluorescent Probe in a Wash-Free Fashion. Bioorganic Chemistry 2024, 153, 107967. https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2024.107967.

2.3 过程成像

2.3.1 吸湿性和脱附过程

自吸湿性水凝胶因其高蒸发焓、冷却效率和自调节特性而受到广泛关注。然而，大多数研究侧重于提高吸湿和解吸性能，往往忽视了监测自调节过程的重要性，这限制了其进一步应用。先进的可视化技术，如原位电阻抗断层扫描、低场核磁共振和高光谱成像，为了解这种行为提供了潜在的见解，但它们通常需要额外的设备，产生高成本，并且涉及复杂的样品制备过程。因此，从大自然中汲取灵感，提出了用于可视化冷却的湿度-颜色敏感水凝胶（HCSHs）策略。得益于聚集诱导发光（AIE）分子的强极性响应性，水凝胶的荧光随内部含水量的变化而显著变化，从而可以轻松监测其自调节过程。此外，由于聚合物骨架的高膨胀率、强粘附力和优异的自吸湿性能，所获得的水凝胶可应用于电子设备冷却。该策略克服了当前自吸湿材料视觉技术的局限性，并为电子设备的智能热管理提供了新的见解。

Yang, Y.; Zhou, X.; Ji, X.; Liu, W.; Li, Q.; Zhu, C.; Li, X.; Liu, S.; Lu, X.; Qu, J. Bioinspired Passive Cooling Hydrogel for Visualizing Hygroscopicity and Desorption Process. Adv Funct Materials 2024, 2416776. https://doi.org/10.1002/adfm.202416776.

2.4 多模态成像

2.4.1 MRI-FI

在这项研究中，科学家们开发了一种基于树状分子结构的双模态成像探针，该探针整合了磁性和荧光成像探针，用于潜在的磁共振成像（MRI）和荧光成像应用。这种探针的独特之处在于，它使用了有机自由基作为磁性源，这在双模态成像探针中是罕见的，尽管有机自由基倾向于完全猝灭荧光团的荧光。选择有机自由基而不是基于金属的对比剂（如钆（Gd3+）-螯合物）对于减少相关的毒性问题至关重要。

该探针利用了氨基终止的聚酰胺树状分子，其中包含1,8-萘二酰亚胺（Naft）荧光团，氨基酸衍生物作为连接基团以增强水溶性，以及TEMPO有机自由基作为末端基团。为了作为对照，研究者们还功能化了一个具有相同分支数量但缺乏荧光团的相同树状分子结构，并用氨基酸和末端自由基进行修饰。值得注意的是，研究者们成功地实现了一个完全水溶性的基于树状分子的结构，该结构同时展现出磁性和荧光性质。Naft团在最终结构中的荧光被有机自由基部分猝灭，可能是由于与硝基自由基作为电子受体的光诱导电子转移，这一点通过密度泛函理论计算得到了支持。分子动力学模拟被用来研究树状分子结构如何影响电子顺磁共振特性、弛豫率和荧光。

总之，尽管自由基-荧光团相互作用对荧光有影响，这种双模态树状分子显示出显著的荧光性质和有效的r1弛豫率1.3 mM−1s−1。这些性质在不干扰细胞核的情况下，已被证明在染色活体间充质干细胞中是有效的。

Wu, Y.; Lloveras, V.; Morgado, A.; Perez-Inestrosa, E.; Babaliari, E.; Psilodimitrakopoulos, S.; Vida, Y.; Vidal-Gancedo, J. Water-Soluble Bimodal Magnetic-Fluorescent Radical Dendrimers as Potential MRI-FI Imaging Probes. ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16 (47), 65295–65306. https://doi.org/10.1021/acsami.4c13578.

3 应用型荧光材料

3.1 显示

3.1.1 TADF

热致延迟荧光 (TADF) 起源于高级系间窜越 (hRISC)，在实现三重激子的更充分利用方面具有巨大潜力。在这项研究中，DPA-FBP 和 TPA-FBP 以不同的重量分数掺杂在 PMMA 薄膜中，以研究聚集对发光性能的影响。结果，只有 50 wt% 掺杂的薄膜中才发现了 hRISC 的 TADF 特征，而 1 wt% 掺杂的薄膜仅显示出瞬时荧光。飞秒瞬态吸收光谱结果表明，50 wt% 薄膜会产生电荷转移物种来降低能隙，从而使高能三重激子能够转变回单重态，而 1 wt% 薄膜由于不利的能级分裂，会迅速转变为最低三重态。这项研究为聚集效应对热激子材料的激发态特性和固态光动力学提供了新的见解。

Deng, Z.; Luo, Y.; Huang, G.; He, J.; Phillips, D. L. Ultrafast Spectroscopic Investigation of the Aggregation Induced TADF from High-Level Reversed Intersystem Crossing. J. Phys. Chem. Lett. 2024, 15 (46), 11657–11663. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.4c02395.

3.2 安全

3.2.1 防伪

为了进一步探索苯甲酮衍生物的力致荧光变色特性及其潜在应用，研究者设计并合成了两种不对称的基于苯甲酮的二氟硼化合物（TPA-BP-BF2-1和TPA-BP-BF2-2）。研究发现，对于含有3,5-二叔丁基水杨醛基团的化合物TPA-BP-BF2-2，在机械力刺激下，其固体粉末的发射光谱从520纳米红移至562纳米，并且其发光颜色也发生了显著变化。此外，该化合物的力致荧光变色行为在熏蒸后是可逆的，这是由于晶体和非晶态之间的相变引起的。然而，含有3-叔丁基水杨醛部分的化合物TPA-BP-BF2-1由于其非晶堆积模式和基态与激发态之间偶极矩差异值较小，没有表现出力致荧光变色行为。基于这两种化合物在THF/水混合物中的聚集诱导发光性能，它们可以被用作开发者来检测玻璃表面上的潜指纹。此外，根据其可逆的力致荧光变色行为，化合物TPA-BP-BF2-2可以被制造成简单的LED涂料涂层。这项工作为探索苯甲酮衍生物的潜在应用提供了参考。

Zhang, B.; Chen, C.; Tian, J.; Gao, S.; Yang, Y.; Li, X.; Zhang, J. Study of Two Benzophenone-Based Difluoroboron Compounds Containing Triphenylamine Units: Mechanofluorochromic Behavior and Latent Fingerprint Imaging. New J. Chem. 2024, 10.1039.D4NJ03860F. https://doi.org/10.1039/D4NJ03860F.

4 其他

4.1 机理研究

4.1.1 pH对光物理特性的影响

在DMSO/水混合溶液和水分散体中，通过稳态和时间分辨光谱技术，评估了邻位不同官能化的（-H、-Br 和 -TPA-OMe）以二甲氧基三苯胺（TPA-OMe）为电子供体和吡啶为电子受体的三种推挽化合物的 pH 值对光物理性质的影响，pH 值范围较宽。吡啶环质子化后，分子内电荷转移增强，导致所研究化合物的变色行为（由无色到黄色）和变（荧光）色行为（由青色到粉色）。在稀释的 DMSO/缓冲液混合物中，这些分子的 pKa 值较低（≤3.5），单线态寿命极短。尽管如此，通过利用水性环境中的聚集现象，这些化合物的实际用途大大扩展：i）碱性增加（pKa≈4.5），接近癌细胞识别 pH 传感的最佳值； ii）由于聚集诱导发光 (AIE)，荧光效率提高，使这些化合物作为荧光探针具有吸引力； iii）更长的单线态寿命可以实现激发态质子转移，为应用这些分子作为光碱（pKa*=9.1）铺平了道路。在这些吡啶中，电荷和质子转移的协同作用与 AIE 行为相结合，允许可调谐的多响应光学性质，为设计新的发光光碱提供有价值的信息。

Mencaroni, L.; Bianconi, T.; Aurora Mancuso, M.; Sheokand, M.; Elisei, F.; Misra, R.; Carlotti, B. Unlocking the Potential of Push‐Pull Pyridinic Photobases: Aggregation‐Induced Excited‐State Proton Transfer. Chemistry A European J 2024, e202403388. https://doi.org/10.1002/chem.202403388.

5 诊疗型荧光材料

5.1 治疗型荧光材料

5.2 诊断型荧光材料

5.2.1 肝细胞癌

肝细胞癌（HCC）是一种极具侵袭性的疾病，以其高恶性和预后不良而著称。尽管亮氨酸氨基肽酶（LAP）已被广泛用作HCC生物成像中的生物标志物，但它仍然容易受到受损肝组织中激活的假阳性信号的干扰。基于酒精损伤肝组织和肿瘤组织中谷胱甘肽（GSH）水平的显著差异，本研究设计了一种双串联激活探针（PCLT），用于近红外荧光（NIRF）成像对HCC进行鉴别诊断和治疗指导。该探针由装饰有四乙二醇链的双锁半菁染料和GSH及LAP的双重识别单元组成，可以被GSH和LAP依次切割以恢复其NIRF信号。PCLT能够远早于组织学分析（7天对比28天）出色地区分原位HCC与酒精性肝损伤（ALI），并且对早期原位HCC的特异性高于单锁探针（PCL）。此外，PCLT能够准确描绘肿瘤轮廓，在荧光可视化下辅助手术切除HCC肿瘤，并在铁死亡过程中无创评估HCC化疗的抗肿瘤效果，从而为HCC的临床诊断和治疗带来有希望的临床意义。

Xia, X.; Huang, M.; Hu, Y.; Zhou, Z.; Chen, Y.; Wang, J.; Ren, J.; Wang, E.; Wang, F. Rational Design of a Tandem Activatable Fluorescent Probe for Differential Diagnosis and Therapeutic Assessment of Hepatocellular Carcinoma. Anal. Chem. 2024, 96 (47), 18898–18906. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c05202.

5.2.2 早期糖尿病

糖尿病是一种严重的慢性疾病，其特征是血糖水平异常升高，可能导致器官功能障碍和代谢紊乱。然而，传统的生物标志物如血糖水平由于日内波动和无法检测糖尿病早期阶段而面临局限性。为了应对这些挑战，本研究介绍了一种利用α-葡萄糖苷酶（α-GAA）的比色-荧光双模态生物传感器，该传感器能够在不受血糖水平生理波动影响的情况下进行早期糖尿病筛查。具体来说，研究中合成了具有卓越过氧化物酶（POD）活性和Ce3+诱导的聚集诱导发光（AIE）特性的壳聚糖修饰的铜纳米簇（Cu NC@CS-Ce3+: AP-CuCC）。α-GAA底物4-硝基苯基-α-D-葡萄糖苷（pNGP）的靶向水解导致p-硝基苯酚（p-NP）和葡萄糖的形成。虽然p-NP静态猝灭了AP-CuCC荧光信号的增加，但葡萄糖在AP-CuCC POD酶反应中促进了过氧化氢的产生，触发了反应的颜色变化。比色和荧光测量的检测限分别确定为0.03 U/L和0.02 U/L。通过整合荧光分析，这种方法巧妙地减轻了正常血糖水平对比色结果的混淆影响，允许将异常血糖水平作为辅助诊断工具。与仅依赖比色法相比，这种双模态方法将假阳性率降低了50%，假阴性率降低了25%。利用传感器的比色和荧光能力，为精确可靠的评估各种临床环境中的异常表达标志物提供了一个多功能平台。

Chen, Z.; Zhang, Y.; Teng, R.; Li, M.; Ding, C.; Huang, Y. AIE Multifunctional Probe Empowering Colorimetric-Fluorescence Dual-Mode Biosensor for Early Diabetic Screening. Biosensors and Bioelectronics 2025, 269, 116941. https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116941.