文 献 综 述

1 引言

Zn² 离子大量地存在于大多数活细胞中，并在多种生物过程中扮演着重要角色，尽管大多数的生物锌离子都被蛋白质严格隔离，但特定细胞中仍然有可能存在”游离锌”，并且与严重的病理学疾病密切相关，如老年痴呆症和帕金森症。因此，检测 Zn² 离子引起了越来越多的关注。迄今，荧光法似乎是最为有效的检测锌离子的方法，因为大多数常规分析技术无法在生物系统中检测 Zn² 。大多数可用的探针通过测定金属诱导的基于光诱导电子转移的荧光强度变化以检测锌离子。在过去的数年间，报道了将荧光团负载到固体支撑物上，发展了荧光传感器的应用。本课题主要围绕将色氨酸荧光团与无机硅源桥连的介孔材料，作为荧光探针检测金属离子，开展的一系列研究。

2 锌离子检测

锌离子是人体必不可少的重要元素之一，广泛存在于人体细胞以及体液当中，是维持人体正常生长发育、新陈代谢的重要物质。锌离子的过量与不足都会导致人体代谢异常，产生疾病 。因此在许多生理过程中都起着重要作用，例如DNA的合成，基因表达，微管的多聚化、基体免疫、酶催化等^[1]。另外一些神经衰退性疾病（如帕金森、阿尔茨海默氏）的发生也可能和神经组织的内的锌离子的代谢有关。迄今，荧光法似乎是最为有效的检测锌离子的方法，因为大多数常规分析技术无法在生物系统中检测 Zn^{2 [2]}。锌离子最外层电子为3d¹⁰4s⁰ ,不显示任何波谱或磁信号，因此常用的紫外光谱，圆二色谱、核磁共振、电子顺磁共振和穆斯保尔光谱仪等均不适用于锌离子的测定，而常用的方法中，荧光法用于测定锌离子具有灵敏度高、选择性好、简便、快捷等优点^[3]。

自1987年第一个锌离子荧光探针(TsQ)诞生以来，陆续研制开发了几种锌离子荧光探针，如Zinquin，Zinpyr-l，ACF-l，ACF-2，NewportGreen等。人类利用这种方便快捷的方式检测Zn² ，为研究生物体内Zn² 的功能和性质以及它的结合方式，探索锌在生物体中的作用做出了卓越的贡献^[4]。

3 荧光探针

荧光探针法是在一定激发波长下使荧光物质产生荧光，利用荧光物质和被测物的相互作用改变荧光特性，通过测量元素离子的出现或浓度的改变所引起荧光强度、寿命、光谱等参数的变化量来实现测量^[5]。精妙设计的荧光探针能够将可测量的荧光参数与被测离子的浓度一一对应，可实现高精度的定量测量^[6]。荧光检测技术具有方便快捷、灵敏度高、选择性好等优点，因此荧光识别检测成为选择性检测待定物种的良好选择。近年来对于生命、环境相关的阳离子（主要是金属离子）的分子荧光传感器已经被广泛研究，在环境化学，生物化学以及细胞生物学等方面的应用也取得了一些进展。

在过去的数年间，许多可以用于选择性检测Zn² 的荧光传感分子被报到。刘磊小组合成了一种新型荧光探针，其对Zn² 的选择性远远高于Cd² ，其基于7-羟基喹啉结构。 但是，大多数此类报道仅仅基于以有机分子作荧光化学传感。在一些实际应用过程中将荧光团负载到固体支撑物上，有着诸如材料可回收重复使用及在纳米级操控等优势。基于此想法，许多研究小组研究了一类有机-无机复合荧光传感器，以有机部分作为荧光发光分子，已被广泛研究的介孔材料作为载体。发现此新型材料在检测Zn² 时有着高度的选择性及灵敏性，对Zn² 的选择性超过了许多其他离子如Cd² , Pb² , Mg² , Co² 和 Ni² ，甚至在锌离子为痕量时也是如此。

4 有机功能化介孔材料