铝是岩石圈中第三丰富的元素，在现代社会中具有广泛的应用。铝离子广泛存在于空气、水和土壤中，并且可以通过食物链在人体内积累。然而，铝是生命系统的非必需元素，过量的铝离子进入人体中会损害神经系统和免疫系统。因此，检测饮用水和环境样品中的铝离子含量具有重要意义。为了避免铝离子水解，许多环境样品需要在弱酸性条件下测定。而利用荧光传感方法检测金属离子具有快速、简便、成本低等优点，因此开发可以在弱酸性条件下工作的高灵敏度和高选择性的铝离子荧光检测方法具有很重要的实际意义。
基于上述认识，郝立波教授和臧利斌副教授等人制备了一种简单的荧光探针分子，在弱酸性条件下，该探针分子的溶液与铝离子相互作用后，溶液的颜色会从无色变为黄绿色，颜色随着铝离子浓度增大而加深，直至饱和（Fig.1）。同时，随着铝离子的加入，也可以观察到该溶液从几乎没有荧光发展到具有很亮的绿色荧光（Fig.2）。进一步研究表明，该探针分子对铝离子在颜色变化上没有选择性，但在荧光变化上具有很强的选择性和灵敏性（Fig.3）。同时，研究者还发现该探针分子还具有聚集诱导发光性质和凝胶性质，并利用光谱、核磁共振、理论计算等手段研究了该探针与铝离子的相互作用机制及发光机制。基于上述结果，建立了一种荧光检测铝离子的方法，该方法测定铝离子的检出限为1.039 μM，低于EPA标准规定的7.4μM，表明该方法具有一定的应用价值。
Fig. 1. Absorption spectra and color changes of 1 (10 µM) upon addition of Al3+ (0-4.5 equivalents) in 10 mM MES buffer, pH=5.5/DMSO (3:7, v/v).
Fig. 2. Fluorescence spectra (λex = 440 nm) changes of 1 (10 µM) upon addition of Al3+ (0-4.5 equivalents) in 10 mM MES buffer, pH=5.5/DMSO (3:7, v/v).
Fig. 3. Color (up) and fluorescent (bottom, under 365 nm light) changes of 1 (10 μM) in the presence of various metal ions (100 μM).
该项研究由吉林大学地球探测科学与技术学院郝立波教授、臧利斌副教授、汤肖丹副教授、赵玉岩教授、陆继龙教授和邢春博硕士研究生合作完成。相关工作得到了国家自然科学基金（51603083）资助。研究成果发表在国际SCI期刊Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy上，论文信息如下：
C Xing, L Hao, L Zang, X Tang, Y Zhao, J Lu, A highly selective fluorescent probe for Al3+ based on bis(2-hydroxy-1-naphthaldehyde) oxaloyldihydrazone with aggregation-induced emission enhancement and gel properties. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 224 (2020) 117406. 全文链接https://doi.org/10.1016/j.saa.2019.117406
