卟啉-吡啶基共軛寡聚物熒光納米探針用于次氯酸的靈敏檢測

摘要 共軛寡聚物作為共軛聚合物的類似物，具有更精準的分子結(jié)構(gòu)及更小的分子尺寸，有利于構(gòu)建超小熒光納米粒子，從而提高傳感的靈敏度。本研究通過Sonogashira 偶聯(lián)反應(yīng)合成了一種新的卟啉-吡啶基熒光共軛寡聚物Zn-TPP-OMe，經(jīng)納米沉淀法制備了超小尺寸（～2.0 nm）的水溶性熒光納米探針Zn-TPP-OMe NPs。由于次氯酸（HClO）會引起卟啉環(huán)上的氯原子加成，使得反應(yīng)性熒光納米探針在619～660 nm 處的熒光隨著HClO 濃度增大而顯著降低；同時，小尺寸Zn-TPP-OMe NPs 發(fā)生明顯聚集，其團聚導(dǎo)致的猝滅效應(yīng)進一步提高了檢測的靈敏度。通過透射電子顯微鏡（TEM）、核磁共振氫譜（1H NMR）和高分辨質(zhì)譜（HRMS）確證了共軛寡聚物納米探針Zn-TPP-OMe NPs 的熒光檢測機理。此卟啉-吡啶基共軛寡聚物納米體系用于HClO 檢測具有高靈敏度（LOD=0.005 μmol/L）和高選擇性，并成功應(yīng)用于實際水樣中HClO 的檢測。

關(guān)鍵詞 共軛寡聚物；反應(yīng)性熒光探針；次氯酸；卟啉；熒光傳感

活性氧（ROS）是一類重要的細胞代謝信號分子，在調(diào)節(jié)與氧化損傷相關(guān)的生理功能過程中具有關(guān)鍵作用[1-2]。次氯酸（HClO）是由髓過氧化物酶（MPO）與Cl–和H2O2 相互作用生成的一種內(nèi)源性活性氧[3]，具有阻止病原體入侵和調(diào)節(jié)細胞凋亡等功能，在人體免疫系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用[4]。然而，過量的HClO會損傷氨基酸、DNA、RNA、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，從而導(dǎo)致多種疾病，如炎癥、動脈粥樣硬化等心血管病及癌癥[5-7]。此外，具有強氧化性的HClO 也廣泛應(yīng)用于水（自來水中游離氯為0.05～2 mg/L）和食物等的滅菌殺毒。因此，高靈敏、高選擇性地檢測HClO 對環(huán)境與生物體健康監(jiān)測均具有重要意義。與傳統(tǒng)的電分析、化學(xué)發(fā)光和色譜等檢測方法相比，熒光法具有分辨率高、靈敏度高和操作方便等優(yōu)點[8-9]?，F(xiàn)有的HClO 熒光探針大多基于硫醇、硒化物或C=N 氧化等方法實現(xiàn)對HClO 的檢測[10-12]，探針響應(yīng)模式有待豐富和發(fā)展；同時，這些HClO 探針通常具有疏水性，檢測HClO 時常采用有機溶劑，而且有些探針的響應(yīng)速度較慢且靈敏度低。

與傳統(tǒng)的小分子熒光團相比，共軛聚合物具有較大的摩爾吸光效率、優(yōu)良的光捕獲特性與信號放大能力以及較高的光穩(wěn)定性和生物相容性，因此被廣泛應(yīng)用于生物傳感、細胞成像和癌癥治療等領(lǐng)域[13-14]。共軛寡聚物作為共軛聚合物的類似物，具有更精準的分子結(jié)構(gòu)及更小的分子尺寸，有利于構(gòu)建超細（≤10 nm）的納米粒子，并提高傳感的靈敏度及特異性[15]。

卟啉及其衍生物，如血紅蛋白中的鐵卟啉和葉綠素中的鎂卟啉等，對于人體氧氣輸送及自然界CO2固定具有非常重要的意義。近年來，卟啉類化合物的醫(yī)學(xué)和傳感研究備受關(guān)注[16]，并已成功應(yīng)用于N-亞硝基二甲胺[17]、Zn2+[18]、Cu2+[19]以及酶[20]等的熒光檢測。然而，目前關(guān)于檢測HClO 的卟啉類共軛寡聚物熒光探針鮮有報道。

本研究合成了一種新型卟啉-吡啶基共軛寡聚物熒光納米探針用于檢測水環(huán)境中的HClO。首先利用Sonogashira反應(yīng)偶聯(lián)卟啉和間位吡啶官能團，制備了一種新型熒光共軛寡聚物Zn-TPP-OMe（圖1），然后通過納米沉淀法得到水溶性熒光納米探針Zn-TPP-OMe NPs。間位取代的吡啶官能團有利于打破線性共軛主鏈的剛性狀態(tài)，提升了主鏈的柔順性，更有利于構(gòu)建超小尺寸熒光納米粒子[21]。此熒光探針具有響應(yīng)機制新穎、靈敏度高和選擇性好等特點，其優(yōu)良的水溶性有利于水環(huán)境中HClO 的檢測。