水合肼(N2H4)作為一種重要的化工原料，在多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，包括污水處理、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、航天航空及電子工業(yè)等。然而，水合肼對(duì)人體健康和環(huán)境存在潛在危害，因此開發(fā)一種高效、靈敏的水合肼檢測(cè)方法具有重要意義。本文介紹了一種新型水合肼熒光探針的構(gòu)建及其性能評(píng)價(jià)，旨在為水合肼的檢測(cè)提供一種新的技術(shù)手段。

  一、水合肼的應(yīng)用與檢測(cè)需求

  《2025-2030年中國(guó)水合肼行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局及投資規(guī)劃深度研究分析報(bào)告》水合肼在多個(gè)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。在農(nóng)藥生產(chǎn)中，水合肼是合成多種殺蟲劑、殺菌劑和除草劑的重要原料。在醫(yī)藥領(lǐng)域，水合肼可用于合成多種藥物中間體，如抗結(jié)核藥物和抗癌藥物。此外，水合肼還可用于合成多種染料，如偶氮染料和三苯甲烷染料。在航天航空領(lǐng)域，水合肼常用作火箭燃料的成分。然而，水合肼對(duì)人體健康也有著不可忽視的影響。吸入水合肼蒸氣可能會(huì)刺激呼吸道，導(dǎo)致頭暈、惡心、嘔吐等癥狀，長(zhǎng)期接觸還可能引發(fā)心律失常、運(yùn)動(dòng)障礙等疾病。因此，開發(fā)一種可靠、方便的水合肼檢測(cè)方法，對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)和人體健康評(píng)價(jià)具有重要意義。

  二、新型水合肼熒光探針的構(gòu)建

  水合肼市場(chǎng)分析提到本研究采用對(duì)硫甲基苯甲醛與4-苯基-3-氰基-呋喃-2-酮經(jīng)縮合反應(yīng)制備了一種新型熒光探針SQ。通過高分辨質(zhì)譜(HR-MS)和核磁共振氫譜(1H NMR)對(duì)該有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，探針SQ具有良好的光學(xué)性能，能夠通過熒光“ON-OFF”作用高選擇性、高靈敏地識(shí)別水合肼。探針SQ與水合肼反應(yīng)后，雙鍵斷開導(dǎo)致體系的熒光猝滅，這一過程為探針識(shí)別水合肼的機(jī)制。

  三、水合肼熒光探針的性能評(píng)價(jià)

  (一)紫外光譜響應(yīng)

  在DMSO與HEPES體積比為2∶8、pH=7.4的條件下，探針SQ對(duì)13種常見陰離子及生物小分子的紫外光譜響應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明，只有加入水合肼后，探針在443 nm處的紫外吸收強(qiáng)度明顯降低，而其他陰離子及生物小分子的加入則對(duì)探針的紫外光譜幾乎沒有影響。進(jìn)一步的紫外滴定實(shí)驗(yàn)表明，隨著水合肼濃度的增加，探針在443 nm處的吸光度逐漸降低，當(dāng)水合肼濃度為18 μmol·L-1時(shí)，紫外滴定達(dá)到平衡，探針的紫外光譜不再改變。這表明探針SQ能夠選擇性地識(shí)別水合肼。

  (二)熒光光譜響應(yīng)

  在相同的條件下，熒光光譜實(shí)驗(yàn)表明，加入水合肼后探針SQ的熒光大幅猝滅，猝滅率能達(dá)到95.22%，而加入其他陰離子和生物小分子的探針溶液熒光幾乎沒有改變。這說明探針SQ對(duì)水合肼具有良好的選擇性。熒光滴定實(shí)驗(yàn)表明，隨著水合肼濃度的增加，探針的熒光強(qiáng)度逐漸降低，當(dāng)水合肼濃度增至18 μmol·L-1時(shí)，探針的熒光完全猝滅，達(dá)到滴定終點(diǎn)。此外，探針SQ對(duì)水合肼的識(shí)別具有較強(qiáng)的抗干擾性，即使在存在其他競(jìng)爭(zhēng)離子的情況下，探針仍能有效地識(shí)別水合肼。

  (三)檢測(cè)限與動(dòng)力學(xué)性能

  從熒光滴定實(shí)驗(yàn)中提取的數(shù)據(jù)表明，探針SQ在615 nm處的熒光強(qiáng)度與水合肼濃度呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2為0.982 59。根據(jù)公式LOD=3σ/k擬合計(jì)算，探針SQ識(shí)別水合肼的最低檢測(cè)限為3.87×10-8 mol·L-1，表明SQ能夠高靈敏地識(shí)別水合肼。動(dòng)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)表明，探針SQ對(duì)水合肼的識(shí)別響應(yīng)速度較快，熒光強(qiáng)度在50秒內(nèi)猝滅到最低。

  四、水合肼熒光探針的細(xì)胞成像應(yīng)用

  考慮到探針SQ在檢測(cè)水合肼方面的優(yōu)異光學(xué)性能，本研究進(jìn)一步考察了探針SQ在HeLa細(xì)胞生物成像中可視化水合肼的能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，探針SQ具有較低的毒性和較優(yōu)異的細(xì)胞通透性，能夠在細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)水合肼的共聚焦成像研究。這為水合肼在生物體系中的檢測(cè)和成像提供了一種新的方法。

  五、總結(jié)

  本研究成功構(gòu)建了一種新型水合肼熒光探針SQ，并對(duì)其性能進(jìn)行了全面評(píng)價(jià)。探針SQ通過熒光“ON-OFF”作用高選擇性、高靈敏地識(shí)別水合肼，其最低檢測(cè)限為3.87×10-8 mol·L-1。探針SQ的識(shí)別機(jī)制是由于水合肼進(jìn)攻探針中的C=C雙鍵，導(dǎo)致探針的D-π-A結(jié)構(gòu)被破壞，分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(ICT)效應(yīng)被阻斷，從而使得探針的熒光發(fā)生猝滅。此外，探針SQ還成功應(yīng)用于HeLa細(xì)胞的共聚焦成像研究，顯示出其在生物體系中檢測(cè)水合肼的潛力。這一研究成果不僅為水合肼的檢測(cè)提供了一種新的技術(shù)手段，也為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了重要的參考。

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