近日，南华大学甄德帅教授课题组在生物大分子领域TOP期刊 International Journal of Biological Macromolecules（IF=8.2，中科院一区）杂志上发表了题为“A PEDOT enhanced covalent organic framework (COF) fluorescent probe for in vivo detection and imaging of Fe³⁺”的学术论文，这是课题组近期在金属离子荧光检测方向取得的阶段性研究成果。甄德帅教授为第一作者，南华大学为第一单位和通讯单位。

Fe³⁺参与各种生物过程，如血氧转运、三磷酸腺苷生成和微量元素代谢，机体Fe³⁺含量对人体健康至关重要。荧光技术因其方便、高灵敏度、高选择性和低成本而得到广泛应用。共价有机框架（COFs）是由共价键连接的轻质元素组成的高结晶多孔有机聚合物，其固有的孔隙结构为分析物提供了纳米空间。迄今为止，基于COF的Fe³⁺荧光探针具有量子产率较低，生物相容性较差等缺陷。因此，设计具有高亮COF荧光探针用于灵敏、选择性地检测Fe³⁺，对生物和环境的分析应用具有重要的潜在价值和意义。

图 1. (A) PEDOT@COF 荧光探针的合成以及Fe³⁺的检测；(B) 实际应用。

如图1所示，本研究通过 1，3，,5-三（4-氨基苯基）苯（TAPB）与2，5-二甲氧基对苯二甲醛（DMTP）缩合反应形成了COF。随后，聚乙烯二氧噻吩（PEDOT）在COF均匀的孔径内以原位固态聚合的方式合成了PEDOT@COF荧光探针。首先，通过透射电镜、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱等技术对复合材料的形貌结构、化学组成及分子结构进行了详细的探究。随后，通过绝对量子产率、辐射衰减率等测试对PEDOT@COF的光学性能进行探索。一方面，由于PEDOT中的噻吩单元增加了COF的电子辐射跃迁的数量，使得PEDOT@COF的辐射衰减率相较于单纯的COF高出2.2倍，从而具有更高的荧光强度。另一方面，PEDOT通过增强COF分子结构的刚性，使得绝对量子产率增长近3倍，从而具有更高的荧光效率。因此，PEDOT@COF相较于COF表现出更加优异的荧光性能。同时，Fe³⁺的浓度与PEDOT@COF荧光发射变化具有良好的线性关系，LOD为0.82 μM。此外，通过紫外吸收光谱、荧光寿命等测量技术结合前线轨道理论，发现荧光猝灭现象是由内滤效应（IEF）、光诱导电子转移（PET）和静态淬灭（SQE）协同所致。最后，为了实现该测量技术的实用性，我们成功开发了一种基于滤纸条的Fe³⁺检测器。共聚焦成像结果表明，PEDOT@COF可用于监测细胞、斑马鱼以及小鼠体内中的Fe³⁺水平（图2）。

图2共聚焦荧光图像。（A）HeLa细胞；（B）斑马鱼；（C）小鼠。

综上所述，本研究成功开发了一种新型PEDOT@COF荧光探针，该探针能够很好地监测体内的Fe³⁺水平，是检测环境或生物体内Fe³⁺的潜在工具。

此次发表的成果是该课题组继Analytical Chemistry, Applied Catalysis B: Environmental, Food Chemistry, Chinese Chemical Letters, ACS Applied Materials Interfaces等国际领域著名期刊之后发表的又一重要研究成果。长期以来，甄德帅教授课题组面向健康危害预防和国家重大需求，聚焦于“典型环境污染物的健康危害及有效防控”，取得了一系列的科研成果，积极为保护生态环境和人民健康贡献力量。