Флуоресцентные хемосенсоры как высокоточные инструменты для биоимиджинга и экологического мониторинга: достижения, проблемы и перспективы

Низкомолекулярные флуоресцентные хемосенсоры стали ведущими инструментами для биоимиджинга благодаря высокой чувствительности, быстрому отклику и возможности регулировать их фотophysicalные свойства. В обзоре критически рассмотрены недавние достижения в разработке органических флуоресцентных зондов на основе хемосенсоров и их применении для биоимиджинга. Систематически обсуждаются ключевые фотophysicalные механизмы преобразования сигнала — фотоиндуцированный перенос электрона (PET), внутримолекулярный перенос заряда (ICT), перенос энергии по механизму Фёрстера (FRET) и внутримолекулярный перенос протона в возбуждённом состоянии (ESIPT) — в связи с характеристиками сенсоров и возможностями визуализации. Отмечен значительный прогресс в обнаружении токсичных ионов металлов (Al⁺, Cu⁺, Zn⁺, Hg⁺, Fe⁺, Cr⁺, Cd⁺, Pb⁺), биологически значимых анионов (CN⁻, F⁻, S⁻, PPI) и изменений pH; особое внимание уделено зондам на основе кумарина, хинолина и оснований Шиффа для визуализации в клетках и организме. Обсуждаются новые разработки, включая ратиометрическое детектирование, нацеливание на субклеточные структуры, флуоресценцию в ближнем инфракрасном диапазоне и интеграцию платформ для обнаружения со смартфонами. Несмотря на значительный прогресс, сохраняются проблемы, связанные с ограниченной растворимостью в воде, фотодеструкцией, фоновой интерференцией и биосовместимостью. Обзор связывает фундаментальные фотophysicalные принципы с практическим применением для биоимиджинга и служит ценным источником информации для разработки флуоресцентных сенсоров нового поколения.322233222