基于类固醇诱导聚集机制调节的ESIPT荧光团，用于实现溶剂响应型双模式金属离子传感

《Materials Research Bulletin》：Steroid-Directed Aggregation-Tuned ESIPT Fluorophores for Solvent-Responsive Dual-Mode Metal-Ion Sensing

胆固醇 appended ESIPT 活性 hydrazone 探针通过整合疏水甾体骨架、O,N-螯合基团和酚羟基/萘环ESIPT单元，实现溶剂依赖及Zn2?/Cu2?响应的荧光传感，在THF和甲醇中分别显示增强的荧光响应和更低的检测限，并通过合成、光谱和自组装分析验证机制，最终开发出高灵敏度的荧光试纸条用于现场水质检测。

　　

M Gayathri|P.D. Dewale|D. Sriram|Nilanjan Dey

印度特伦甘纳邦海得拉巴市Birla理工学院与科学学院药学系，海得拉巴校区，邮编500078

摘要

我们报告了一种新型荧光探针的合理设计与合成，该探针含有胆固醇基团，并具有ESIPT（电喷雾离子化-光致荧光）活性。该探针结合了疏水性甾体骨架、O,N-螯合亚胺/酰胺结构以及酚类ESIPT单元，可用于检测溶剂和金属离子的变化。胆固醇基团调控探针的聚集行为和超分子结构；而水杨醛基/萘基发色团则实现了烯醇-酮互变异构及电荷转移调控。综合光物理研究表明，探针的荧光特性显著依赖于溶剂类型、ESIPT效应及分子内电荷转移过程。在非质子性溶剂THF中，探针处于弱聚集状态，能够清晰区分Zn2?诱导的荧光增强效应（伴随较大的吸光度变化）和Cu2?诱导的顺磁猝灭现象；而在极性质子性溶剂甲醇中，探针通过氢键辅助作用优化了金属结合效率，从而增强了荧光响应并降低了检测限。化合物1对Zn2?和Cu2?具有选择性双模式检测能力，灵敏度可达亚微摩尔级别。其作用机制通过激发光谱、时间相关单光子吸收光谱（TCSPC）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、1H核磁共振（1H NMR）、动态光散射（DLS）及扫描电子显微镜（SEM）等手段得到了验证。此外，该探针还被制备成荧光纸条，可在实际环境中快速、直观地检测Zn2?和Cu2?浓度，展现出在低成本现场质量监测方面的巨大潜力。

章节摘录

引言

基于胆固醇的荧光探针是一类强大且多功能的感觉材料，因为它们在单一分子平台上集成了仿生自组装、液晶有序结构及微环境敏感性。[1] 胆固醇的刚性两亲性甾体骨架赋予了其液晶特性，使得分子能够有序排列、实现各向异性堆积，并对外部刺激高度敏感。

结果与讨论

探针分子的设计与合成：我们通过将三个关键结构单元整合到单一分子框架中来实现探针的设计：(i) 疏水性胆固醇基团，用于调控溶解性、聚集行为及超分子结构；(ii) 具有强金属配位能力的肼/亚胺连接基团；(iii) 具有ESIPT活性的酚类/萘类芳香单元，用于响应环境变化。

结论

总之，我们开发了一种新型的胆固醇基ESIPT活性肼探针，该探针结合了空间结构复杂的甾体骨架、O,N-螯合亚胺/酰胺结构及酚类芳香单元，从而实现了对溶剂和金属离子的高度可调光物理响应。胆固醇基团在调控探针的聚集行为、自组装过程及微环境极性方面起着关键作用，进而影响了烯醇-酮互变异构的进程。

作者贡献声明

M Gayathri：负责原始稿撰写、数据可视化、结果验证、方法设计、实验研究及数据分析。

Nilanjan Dey：负责审稿与编辑工作、项目监督、资源协调、资金申请及概念构思。

D. Sriram：负责审稿与编辑工作、项目监督、资源管理、数据整理及概念构思。P.D. Dewale：负责原始稿撰写、数据可视化、结果验证及方法设计。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的财务利益冲突或个人关系。