基于Cu2+辅助的大斯托克斯位移荧光探针实现福美双体内外积累的特异性成像研究

　　本文开发了一系列基于苯并噻唑酚的荧光探针（HBTR），通过Cu2+配位实现快速响应，并首次成功应用于活体斑马鱼中福美双（thiram）的积累与分布可视化。该探针具备大斯托克斯位移（>240 nm）、高灵敏度（检测限达23 nM）及抗洗脱特性，为农药残留风险评估提供了直接、可视化的新策略（fluorescence imaging）。

　　

亮点

福美双残留因其生物积累性和长期环境毒性对生态与健康构成显著风险。本研究设计了一系列基于2-(苯并[d]噻唑-2-基)-4-甲基苯酚的荧光探针（分别命名为HBTH、HBTB、HBTP和HBTS），通过引入甲酰基、4-甲基吡啶（4）、4-甲基吡啶盐（5）及3-甲基-2-甲基苯并[d]噻唑-3-碘化鎓（6）进行修饰。四种探针的最大发射波长分别为550 nm、600 nm、650 nm和680 nm，并可在2秒内快速响应Cu²⁺，形成无荧光复合物（HBTR-Cu²⁺，R=H、B、P、S），进而通过"点亮"效应检测福美双。值得注意的是，HBTP展现出优于其他探针的抗洗脱能力，成功应用于体外（in vitro）和体内（in vivo）的Cu²⁺识别。最终，HBTP-Cu²⁺首次实现了福美双在活体内的积累与分布可视化，为农药残留风险评估提供了直接、可视化的研究工具。

材料与方法

4-甲基嘧啶、4-溴甲基苯硼酸频哪醇酯及MTT（3-(4,5-二甲基-2-噻唑基)-2,5-二苯基四唑溴化物）购自Sigma-Aldrich。福美双由上海源叶生物科技有限公司提供，CuCl₂·H₂O购自上海毕得医药科技有限公司。RPIM1640培养基和胎牛血清（FBS）由Gibco（Invitrogen）提供，B16-F10细胞系购自中国科学院细胞库（上海），斑马鱼由本校模式动物中心饲养。

探针HBTR的制备

四种探针HBTH、HBTB、HBTP和HBTS可通过简单反应高效合成（方案2）。其中HBTH和HBTP参照先前工作制备，HBTB和HBTS则基于HBTH通过Knoevenagel反应合成。所有新化合物均通过¹H NMR、¹³C NMR、FT-IR和HRMS（ESI）进行了充分表征。

HBTR的光物理性质

如图S1所示，评估了HBTH、HBTB、HBTP和HBTS在不同溶剂中的光谱性质。结果显示，这些探针具有显著的环境敏感性，发射波长覆盖550–680 nm范围，且斯托克斯位移均超过240 nm，其中HBTP表现出最高的荧光量子产率和抗干扰能力。

结论

本研究成功开发了一系列多色荧光探针（HBTR）用于Cu²⁺检测，其Cu²⁺复合物（HBTR-Cu²⁺）在体外对福美双表现出高灵敏度与选择性，发射波长涵盖550–680 nm。探针HBTP对Cu²⁺的检测限低至23 nM，而HBTP-Cu²⁺对福美双的检测限为394 nM。此外，HBTP具备最大斯托克斯位移（>240 nm）和抗洗脱特性，其Cu²⁺复合物适用于活体成像研究，为农药残留的毒理学评估提供了创新工具。