工农业生产中排放的金属离子会通过废气、废水、废渣等方式进入自然环境,造成环境污染。更为严重的是,这些金属离子会通过食物链的富集作用进入人体,进而危害人类的生命健康安全。因此,如何高效监测金属离子显得尤为重要。荧光探针技术具有操作简单、灵敏度高、可内源检测等优势,被广泛应用于离子检测。然而,目前报道的荧光探针通常存在配位能力差、合成复杂、检测需要有机试剂、响应时间长、形态单一等问题。针对上述问题,本文以罗丹明B为荧光团,构建了四种新型罗丹明基荧光探针,用以特异性检测不同的金属离子。通过ESI-MS、~1H NMR、~(13)C NMR等方法对探针的结构进行表征,采用紫外吸收光谱法、荧光光谱法、MTT法等对探针的性能进行探究。其主要研究内容如下:(1)基于罗丹Medicare prescription drug plans明B荧光团,以1,3-苯二胺、吡啶-3-磺酰氯为功能基团开发出一种可以快速检测Al~(3+)的荧光探针RBJF。探针RBAY 73-4506采购BJF有效地改善了以往铝离子探针配位能力差、合成复杂、检测需要有机试剂等缺陷,其检出限为0.314μM,结合常数为0.455×10~4 M~(-1)。在生物实验中,探针RBJF展现出低毒性的特性,可用于人体乳腺癌细胞(MCF-7)、斑马鱼、大豆根系组织内Al~(3+)的检测及荧光成像。探针RBJF在天然水样中的检测数据表明,探针具有较高的实际GNE-140小鼠应用价值,可用于复杂水样环境下Al~(3+)的检测。(2)基于罗丹明B荧光团,以水合肼、吡啶-3-磺酰氯为功能基团开发出一种可以快速检测Fe~(3+)的荧光探针RBPH。与本组之前报道的Fe~(3+)荧光探针相比,探针RBPH的响应时间从120 min缩短至5 min,其检测更为快捷。通过计算可知,探针RBPH的检出限为75.9 n M,结合常数为0.608×10~4 M~(-1)。生物实验结果表明,探针RBPH具有生物相容性好、毒性低、细胞穿透能力强等优势。探针RBPH还成功应用于He La细胞和斑马鱼中Fe~(3+)的检测,并具有良好的荧光成像效果。(3)基于罗丹明B荧光团,以2-胺基-5-巯基-1,3,4-噻二唑为功能基团,开发出一种可以快速检测Hg~(2+)的荧光探针RBSH。与传统络合型的罗丹明类荧光探针不同,探针RBSH在结构上引入可与Hg~(2+)结合的巯基,从而加速检测Hg~(2+)。与传统络合型的罗丹明类荧光探针相比探针RBSH具有一个数量级的检测优势,其检出限为5.9 n M,结合常数为1.658×10~5 M~(-1),响应时间缩短至60秒。探针RBSH还具有荧光成像效果好、生物相容性高、抗干扰能力强等优势,可用于He La细胞、斑马鱼和大豆根系组织中的Hg~(2+)的检测,并具有良好的荧光成像效果。(4)基于罗丹明B荧光团,通过EDC/NHS介导羧甲基纤维素和罗丹明衍生物反应,开发出一种可以快速检测Al~(3+)的荧光探针RBCMC。探针RBCMC的设计致力于构建环境友好型荧光探针,小分子探针与大分子载体的有机结合使荧光传感器RBCMC同时具备了羧甲基纤维素载体的水溶性,以及荧光传感器特异性检测Al~(3+)的优势,有效地解决了传统荧光探针在检测过程中需要使用有机溶剂的缺点。其在水中检测Al~(3+)的检出限为0.239μM,结合常数为1.92×10~4 M~(-1)。而基于可逆探针RBCMC开发的纤维素水凝胶也展现出相应优势:一、固体形态的水凝胶有利于探针的携带与使用;二、可通过颜色或荧光的变化检测Al~(3+);三、其可逆的特性有利于水凝胶传感器的重复使用。