Chem. Eur. J. ：超组装介孔二氧化硅纳米探针实现Cu2+在细胞内外的灵敏检测

复旦大学孔彪课题组报道了一种基于苯并咪唑衍生物的介孔二氧化硅荧光纳米传感器。此材料对重金属Cu²⁺具有高的灵敏性和低的检测限。同时，介孔二氧化硅良好的生物相容性使得该荧光传感器在生物传感和实际应用中具有很大的潜力。

Cu²⁺作为动植物和人体必需的微量元素，过量摄入会对人体的活动产生不利影响。荧光探针以其操作方便、分析快速、灵敏度高等优点成为最受重视的检测工具之一。介孔二氧化硅纳米粒子(MSN)作为一种荧光纳米探针载体，由于具有良好的生物相容性、高比表面积和易于功能化等优点而引起了人们的广泛研究兴趣。有机-无机杂化介孔二氧化硅材料由于结合了无机骨架和有机基团的优点而显示出优异的光学和结构性能。由于二氧化硅骨架的保护，MSN中有机分子的光稳定性可以得到提高，同时多孔结构也可以保证其多样化的应用。尽管越来越多的有机-无机杂化介孔二氧化硅纳米传感器被报道，但高性能的金属离子荧光传感器仍然存在抗干扰能力差、细胞内检测灵敏度低等问题。

为了解决这一问题，复旦大学孔彪课题组通过一种简单易操作的方法设计制备了一种基于苯并咪唑衍生物(DHBM)修饰的MSN纳米荧光探针（DHBM-MSN）（图1）。所得的新型荧光纳米探针实现了对Cu²⁺的高选择性和高灵敏度检测，对Cu²⁺在水溶液的检测限可达到7.69×10^-8M。由于介孔二氧化硅骨架的保护作用，DHBM-MSN传感器具有很高的光稳定性和可循环性。牛血清蛋白和果汁的高回收率验证了DHBM-MSN的可靠性和实用性。此外，DHBM-MSN荧光传感器可用于活细胞中对Cu²⁺的识别（图2）。

图1. 用于传感检测的DHBM-MSN纳米荧光传感器的制备过程。

图2. HeLa细胞的共聚焦荧光显微镜图像(λ_ex=405 nm)。(a) HeLa细胞单独孵育24h。(b) HeLa细胞与25µM 的DHBM-MSN孵育8h,再用50µM Cu²⁺孵育1h (c)。

本工作同时实现了传感分子的传感机理研究和多孔纳米传感材料的可控合成，是有序多孔结构、荧光传感和实际应用有效结合探索。同时，该检测系统的荧光分子合成过程简单、灵敏性高、选择性强，生物相容性良好。该纳米荧光传感器的构建对于Cu²⁺的灵敏检测及拓展其在生物医疗和体内追踪领域的应用具有潜在的意义。

论文信息：

Interfacially Super-Assembled Benzimidazole Derivative-Based Mesoporous Silica Nanoprobe for Sensitive Copper (II) Detection and Biosensing in Living Cells

Chenchen Xing, Jianlin Deng, Wenlong Fu, Jichao Li, Lijie Xu, Ruihao Sun, Dan Wang, Chengwen Li, Kang Liang, Meng Gao,* and Biao Kong*

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202103642