天行体育|网站在荧光探针-智能手机联用检测环境、食品和生物样品中二氧化硫衍生物领域取得新进展

近日，天行体育|网站化学工程学院“金属有机化学与分子功能材料团队”在荧光探针-智能手机联用“裸眼”实时检测领域取得新进展，成功应用于食品、饮料、焦化废水以及生物体内二氧化硫（SO₂）衍生物的定性和定量检测。相关研究以《A near-infrared fluorescent probe for rapid and on-site detection of sulfur dioxide derivative in biological, food and environmental systems》为题发表在《Journal of Hazardous Materials》。该论文第一作者为天行体育|网站博士生尚主业，指导教师为天行体育|网站张志强教授。

二氧化硫（SO₂）是一种气态污染物，通常在各种工业活动中产生。例如，焦化过程中的SO₂在水中溶解后，同时以有毒气体和亚硫酸氢盐（HSO₃–）的形式排放。在食品饮料行业中，SO₂及衍生物HSO3–被广泛用作防腐剂。在生物系统中，SO₂最近被定义为体内第四种气体信号分子，在人体内发挥着重要的生理功能。然而，摄入过量的SO₂和HSO₃–会导致呼吸系统、心脑血管、神经系统疾病甚至肺癌。监测焦化废水、食品等样品中以及生物体内SO₂及衍生物HSO₃–的水平，对于确保其水平保持在可接受的范围内，减少环境影响、公共卫生和生命健康等问题都至关重要。目前，检测HSO₃–的方法只能由专业技术人员在配备齐全的实验室中完成。由于HSO₃–的浓度会随着样品收集和运输的时间而发生波动，容易导致检测误差，这一直是SO₂衍生物检测的关键问题之一。因此，开发快速、可现场检测HSO₃–的新方法至关重要。

本研究报道了一种新型近红外荧光探针（SL），用于快速和现场分析焦化废水和食品样品中的HSO₃–，并用于评估生物体内HSO₃–的水平。由于D-π-A结构和典型的分子内电荷转移（ICT）过程，探针SL在810 nm处显示出较强的近红外荧光发射。在HSO₃–存在下，HSO₃–与C=C键的Michael加成反应导致π共轭体系和ICT过程被破坏，使得SL溶液颜色由深红色变为无色，荧光由蓝紫色变为浅蓝色。该探针具有近红外发射（810 nm）、大的Stokes位移（290 nm）、比率型响应、灵敏度高（38nM）、响应快（40s）和高的生物相容性等优势。探针SL成功应用于活体HeLa细胞和动物体内HSO₃–的荧光分析和成像。同时，通过将探针SL与智能手机联用实现了实际食品样品和自来水、饮用水、河水和焦化废水等实际水样中HSO₃–含量的定量检测，推进了终端用户在没有专业人员和实验设备的情况下对SO₂衍生物进行快速、现场分析的检测新技术。（供稿单位：化工学院 图片来源：化工学院）

图1. 荧光探针的识别机制以及与智能手机联用用于实际样品中SO₂衍生物的定量检测.

图2. 食品样品中SO₂衍生物的检测.

图3. 实际水样中SO₂衍生物的检测.