[发明专利]一种检测甲醛和硫化氢双组分的荧光探针、检测方法及其应用

说明书

本发明提供了一种检测甲醛和硫化氢双组分的荧光探针、检测方法及其应用。该探针以四苯基乙烯为AIE荧光团，氨基为识别基团组成。其中，氨基可与甲醛发生席夫碱反应，溶解度降低的同时还可抑制PET过程，使荧光增强。而银离子可将TPE‑4NH₂氧化为TPE‑2NH₂‑2NH₂⁺，使荧光猝灭，同时溶液颜色由无色变为绿色，而硫化氢又可将TPE‑2NH₂‑2NH₂⁺还原为TPE‑4NH₂，同时溶液颜色由绿色变为无色且荧光恢复。因此，银离子处理后的探针可通过比色和荧光双模式识别硫化氢。本发明的荧光探针具有合成简单、选择性好、分析速度快、重现性好等优点，可应用于气体、水环境和健康人血清中甲醛和硫化氢的测定。

技术领域

本发明属于甲醛和硫化氢的快速检测技术领域，特别涉及一种检测甲醛和硫化氢双组分的荧光探针及其应用。

背景技术

甲醛(FA)是一种无色刺激性气体，化学性质非常活泼。2017年，世界卫生组织(WHO)将其列为Ⅰ类危险致癌物，并规定了30min内FA的最大允许含量为80ppb。甲醛是第三大室内污染物，当室内FA含量较高时，可引起流泪、打喷嚏、咳嗽、恶心甚至死亡。正常生理系统中内源性FA是由组蛋白去甲基化、DNA甲基化和氨基脲敏感性胺氧化酶产生的。在正常的生理大脑中，FA的浓度范围为0.2-0.4mM。在这个水平上，FA通过DNA去甲基化循环和认知能力对记忆的形成至关重要。相反，FA在生物体内的异常积累可诱发多种疾病，包括癌症、神经退行性疾病、糖尿病、慢性肝脏和心脏疾病等。

硫化氢(H₂S)是一种有臭鸡蛋气味的有毒气体，是继NO、CO之后的第三种气体信号分子，它在许多生理和病理过程中起着至关重要的作用。当空气中H₂S质量浓度在0.03mg/m³时，可通过嗅觉辨出，并且气味的增强与浓度的增加成正比。而当浓度超过10mg/m³时，浓度继续增加，气味减弱。这是因为H₂S可对嗅觉神经带来损伤，嗅觉被麻痹。甚至当浓度高于300mg/m³时，会引发死亡。此外，在生物体内，H₂S是一种内源性神经保护剂，它通常通过三种独特的酶促反应生成，这些酶包括胱硫醚-β-合成酶(CBS)，胱硫醚-γ-裂解酶(CSE)和3-巯基丙酮酸硫转移酶(3-MST)。内源性H₂S在维持细胞内氧化还原状态的平衡和调节基本信号传导过程方面具有重要的调节作用，如心血管功能调节、神经传递和细胞凋亡。健康动物和人体内H₂S浓度一般为10～100μM，大脑中内源性H₂S浓度为50-160μM。此外，H₂S水平的异常也与多种疾病有关，如阿尔茨海默氏病，唐氏综合症，糖尿病，和肝硬化等。

值得注意的是，H₂S和FA在生物体内还存在着微妙的联系。有研究表明，FA可对PC12神经细胞产生氧化损伤，促使PC12细胞的凋亡，可造成接触者外周神经炎和神经衰弱，使其注意力、短时记忆力、视感知等均受到不良影响。而H₂S是一种神经保护剂，能够拮抗FA对神经元的氧化应激损伤，促进PC12神经细胞的存活，对甲醛损伤学习记忆和认知功能具有拮抗作用。所以在生物体内，FA和H₂S之间的关系在维持神经系统的平衡上发挥重要的作用。而在我们生活或工作的环境中，FA和H₂S作为有毒污染气体，对我们的身体带来不良的影响。综上所述，无论是在生物体内还是环境中，FA和H₂S含量的异常均会对身体健康带来不良的影响，因此，检测甲醛和硫化氢双组分具有重要的研究意义。

目前用于检测甲醛和硫化氢双组分的方法，大都基于比色这种单一信号的变化实现检测目的，由于单一信号的变化容易受到其他因素的干扰，降低了检测结果的准确性。针对目前的需求，我们设计合成了一种能够通过比色和荧光两种信号特异性检测甲醛和硫化氢的荧光探针。

发明内容