Хемосенсоры на основе оснований Шиффа для нейтральных аналитов: механизмы оптического преобразования сигнала, аналитические характеристики и перспективы применения

Селективное оптическое обнаружение нейтральных органических и биологически значимых аналитов остаётся одной из основных задач аналитической химии: отсутствие формального заряда и структурное разнообразие таких соединений делают традиционные сенсорные системы, реагирующие на ионы, в значительной степени непригодными для их определения. Хемосенсоры на основе оснований Шиффа, отличающиеся доступным для синтеза азометиновым фрагментом (-C=N-), стали особенно подходящей молекулярной платформой для решения этой задачи благодаря возможности гибко изменять их структуру, простому синтезу из коммерчески доступных исходных веществ и способности обеспечивать различные механизмы фот физических преобразований сигнала. Если в ранних исследованиях основное внимание уделяли обнаружению переходных и тяжёлых металлов, то за последнее десятилетие область применения зондов на основе оснований Шиффа существенно расширилась и включила нейтральные аналиты, значимые для биологии, экологии и безопасности. В обзоре критически проанализированы рецензируемые исследования 2000–2025 годов, посвящённые колориметрическим и флуоресцентным зондам на основе оснований Шиффа для обнаружения аминокислот, биотиолов, реакционноспособных форм селена, витаминов, гидразина, тиофенолов, пестицидов, гербицидов, нитроароматических взрывчатых веществ, формальдегида, летучих органических соединений и отдельных нейтральных неорганических молекул. Механизмы сенсорного ответа — фотоиндуцированный перенос электрона (PET), внутримолекулярный перенос заряда (ICT), хелатное усиление флуоресценции (CHEF), внутримолекулярный перенос протона в возбуждённом состоянии (ESIPT), фёрстеровский резонансный перенос энергии (FRET) и усиление эмиссии, индуцированное агрегацией (AIEE), — рассмотрены в прямой связи со стратегиями молекулярного дизайна и зависимостью свойств от структуры. Сравнительный анализ ключевых аналитических характеристик — пределов обнаружения (в отдельных системах достигающих субнаномолярного уровня), селективности, кинетики отклика, совместимости с растворителями, обратимости и применимости для анализа реальных образцов — показывает значительный прогресс в сложности конструкции зондов и их практических характеристиках. Тем не менее сохраняются существенные ограничения: склонность иминной связи к гидролизу в физиологических и водных средах, недостаточная растворимость в воде и преимущественно необратимое связывание аналитов. Дальнейшие разработки должны быть сосредоточены на дизайне зондов с применением вычислительных методов, создании систем с интегрированными наноматериалами и миниатюрных твердотельных платформ, чтобы приблизить хемосенсоры на основе оснований Шиффа к практическому применению в клинической диагностике, экологическом мониторинге, контроле безопасности пищевых продуктов и визуализации в живых клетках.