《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：A triphenylamine-based fluorescent probe for detecting pentachloronitrobenzene: Applications in herbal medicine, foods and bioimaging
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五氯硝基苯（PCNB）检测新型荧光探针设计及其性能研究。该探针结合三苯胺荧光基团与蒽环结构，通过π-π相互作用实现PCNB特异性识别，检测限低至19 nM，在真实农残样本中加标回收率达95%-103.75%，并具有低细胞毒性。
陈思佳|于彦超|吴绵园|尤俊|吴文菊|李博林|周宇欣
中国黑龙江省哈尔滨市哈尔滨科技大学材料科学与化学工程学院，黑龙江省绿色化学工程与技术重点实验室，邮编150080
摘要 五氯硝基苯（PCNB）的广泛使用对环境和人类健康构成了严重威胁，因此在农产品和食品样品中对其进行精确检测至关重要。本研究提出并设计了一种基于三苯胺的荧光探针TP，用于选择性和准确地定量检测PCNB。该探针将三苯胺荧光基团与蒽基单元结合，显著扩展了共轭体系并增强了π–π相互作用，基于分子间作用力实现了对PCNB的特异性识别，同时保持了荧光团的光学活性。在检测过程中，探针TP的检测限（LOD）为19 nM，并显示出对农业活动中常用其他农药的显著选择性，在实际草药样品、营养保健品和蔬菜中的检测准确度高达95.00%–103.75%。此外，探针TP具有较低的细胞毒性和细胞膜通透性，能够对PCNB诱导的细胞进行成像，有望成为一种跨学科整合的PCNB检测分子工具。
引言 五氯硝基苯（PCNB）是一种典型的有机氯杀虫剂，用于控制马铃薯、小麦和洋葱等作物幼苗的病虫害，以及西洋参、甘草、黄芪等特种作物的病虫害，还用于土壤消毒。作为一种高效广谱杀菌剂，在农业中得到广泛应用[1]、[2]、[3]、[4]。然而，由于PCNB化学性质稳定，不易挥发、氧化和分解，也不受阳光、酸和碱的影响，其在土壤中的半衰期较长（5–10个月），容易在环境中积累[5]、[6]。PCNB对雄性和雌性大鼠的口服致死剂量分别为1710 mg/kg和1650 mg/kg，同时由于其潜在的致癌性、致畸性和致突变性，对人类构成严重威胁[7]、[8]、[9]。美国环境保护署（USEPA）将PCNB列为三类有毒化学物质[10]、[11]。尽管如此，许多国家仍在使用PCNB。PCNB的广泛使用导致其在环境中及中药中残留，还可能通过食物链生物累积和放大，这不仅威胁中药的质量和安全性，也对农作物和其他食品构成潜在污染风险[12]、[13]。例如，《中国药典》规定人参、西洋参和红参中的PCNB含量不得超过0.1 mg/kg，GB 2763–2019标准规定谷物（小麦、大麦、玉米、新鲜玉米）的最大残留限为0.01 mg/kg，蔬菜（卷心菜、花椰菜、番茄等）为0.01–0.1 mg/kg[14]、[15]。因此，有必要开发灵敏、便捷且经济高效的检测方法，用于常规检测中药样品和食品中的PCNB。
目前，PCNB的主要检测方法为气相色谱法和气相色谱-质谱联用法[16]、[17]、[18]。虽然这些方法能够满足检测要求，但存在样品预处理复杂、耗时、成本高、需要专业操作人员、设备昂贵且推广难度大的缺点[19]、[20]、[21]。荧光探针检测技术近年来发展迅速，具有操作简便、成本低廉、选择性高、灵敏度高、可实现实时监测和体内检测等优点，为有害物质的分析和检测提供了有效可行的策略[22]、[23]、[24]、[25]、[26]。然而，目前用于检测PCNB的荧光探针仍然非常缺乏[27]。因此，开发高灵敏度、选择性强、合成简单且具备定量能力的荧光探针，对于其在农产品和食品中的应用具有重要意义。
三苯胺（TPA）是一种含有三个芳香基团的叔胺分子，氮原子上的孤对电子在整个分子结构中发生共振离域，具有良好的电子供应能力，同时具有较大的共轭体系和电子亲和力，以及优异的化学稳定性和溶解性[28]、[29]、[30]、[31]、[32]。蒽是一种由三个苯环线性融合而成的多环芳烃（PAHs），具有较大的π共轭体系和优良的光电性能[33]、[34]、[35]。将两者结合到一个分子中，可以产生优异的性能。受此启发，通过铃木偶联反应将蒽基团与三苯胺结合，设计出一种新型的TPA基荧光探针TP。三苯胺和蒽通过共价键连接后，形成了一个大的π共轭网络，使电子在三苯胺和蒽单元之间自由流动，显著增强了分子内的电子离域程度和π–π相互作用。基于分子间作用力，通过探针TP的荧光猝灭反应实现了PCNB的检测，其检测限为19 nM。此外，三苯胺和蒽的刚性平面结构提高了整个分子的刚性，抑制了构象变化，确保了探针TP的稳定性，为其实际应用奠定了坚实基础。
试剂和光谱测量 所用试剂包括4-(二苯氨基)苯硼酸、9-(2-联苯)-10-溴蒽、Pd(dppf)Cl2 （安徽泽胜科技有限公司），以及多种常见农药（PCNB、溴氰菊酯、环氧戊菊酯(α+β)、DDT、狄氏剂、敌敌畏、对硫磷、β-氯丹(D)、氟氯氰菊酯、甲磺隆(D)、α-六六六、六氯苯、七氯环氧化物A、七氯、氯丹、芬硫磷、α-六六六(D)、七氯环氧化物B、草甘膦铵、克百威、氯氟氰菊酯、丙环唑）
探针TP的选择性 考虑到环境和食品样品中存在多种干扰物质，探针TP对PCNB的优异选择性和抗干扰能力对于实现其准确检测至关重要。选择性结果如图1a所示，只有加入PCNB时才会引发显著的荧光猝灭现象，探针TP的荧光量子产率（QY）从26.09%下降到1.43%。使用最大猝灭效率公式进行计算：
结论 总之，本研究结合了三芳胺和蒽的结构与性能优势，设计并合成了一种新型荧光探针TP。该探针本身具有明亮的蓝绿色荧光，在PCNB存在下会发生显著的荧光猝灭现象，同时对PCNB表现出优异的选择性。这可能是由于PCNB的独特分子结构与探针TP中的蒽部分之间的特异性相互作用所致。
利益冲突声明 作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。
致谢 本研究得到了国家自然科学基金 （编号22478089、22278098）、黑龙江省自然科学基金 （编号LH2021H001）以及黑龙江省高校基础研究青年人才计划 （编号YQJH2024062）的支持。
