锰掺杂碳点荧光-比色双模式探针：智能手机集成平台实现Cr(VI)与L-抗坏血酸的高灵敏同步检测

针对Cr(VI)致癌毒性和L-AA代谢异常监测需求，研究人员开发了基于Mn-CDs的双模式探针。通过水热法合成红光发射(λem=675 nm)的Mn-CDs，实现Cr(VI)/L-AA的"关-开-关"检测(检出限0.44/1.11 μM)，结合智能手机RGB分析进一步将灵敏度提升至0.021/0.06 μM。该技术突破传统CDs组织穿透限制，为环境监测与临床诊断提供新工具。

　　

在环境污染与健康监测领域，六价铬(Cr(VI))因其强致癌性和生物累积性被列为重点监控污染物，而L-抗坏血酸(L-AA)作为关键抗氧化剂，其代谢失衡与多种疾病密切相关。传统检测方法如ICP-MS虽精确但成本高昂，且蓝绿光发射碳点(CDs)存在组织穿透深度不足的缺陷。针对这些技术瓶颈，南宁师范大学天然高分子化学与物理广西重点实验室的研究团队创新性地开发出锰掺杂碳点(Mn-CDs)双模式传感系统，相关成果发表于《Analytica Chimica Acta》。

研究采用水热合成法，以邻苯二胺(OPD)和2,5-二氨基苯磺酸(DSA)为前体，四水合氯化锰为掺杂源，制备出发射红光(675 nm)的Mn-CDs。通过紫外-可见光谱、荧光光谱和透射电镜表征材料特性，结合智能手机RGB分析建立双模式检测平台，并运用MTT法和共聚焦显微镜验证生物相容性及细胞成像效果。

【背景】工业排放导致全球每年Cr(VI)污染超20万吨，而L-AA代谢异常与癌症、免疫疾病直接相关。现有CDs量子产率(QY)多低于11%，且蓝绿光发射(450-550 nm)易受组织自发荧光干扰。

【结果】优化合成的Mn-CDs具有155 nm大斯托克斯位移和11%的QY，对Cr(VI)/L-AA呈现特异性荧光猝灭/恢复效应。机理研究表明Cr(VI)通过内滤效应(IFE)猝灭荧光，而L-AA通过还原Cr(VI)恢复信号。智能手机平台将检测灵敏度提升20倍，并成功应用于HeLa细胞实时成像。

【意义】该研究突破传统CDs的发射波长限制，首创将红光发射金属掺杂CDs与智能手机分析结合的双模式传感策略。不仅为重金属污染监测提供便携解决方案，更为临床代谢物检测和活细胞成像开辟新途径，推动生物传感技术向精准化、可视化方向发展。

研究团队特别指出，Mn掺杂通过增强自旋轨道耦合显著提升辐射复合效率，而磺酸基团的引入优化了表面亲水性。这种"金属掺杂-官能团修饰"协同策略为设计多功能纳米探针提供新思路，其成功应用将加速环境监测装备的微型化进程和POCT(即时检验)技术的革新。