综述：痕量铁离子浓度的光学传感器研究进展

这篇综述系统评述了基于纳米功能材料（碳量子点/CDs、量子点/QDs、金属有机框架/MOFs）和有机分子（偶氮席夫碱、苯基荧光染料）的光学传感器在痕量Fe2+/Fe3+检测中的研究进展，重点分析了材料合成、光谱特性、量子产率（QY）及性能参数（LOD、pH适用范围），并探讨了生物相容性和选择性等应用挑战。

　　

光学传感器在痕量铁离子检测中的突破与挑战

铁离子（Fe²⁺/Fe³⁺）是生命活动和环境调控的核心元素。在生物体内，Fe²⁺直接参与血红蛋白氧结合和线粒体电子传递链，而Fe³⁺通过转铁蛋白调控系统铁稳态。失衡时，Fe²⁺缺乏导致贫血，过量则引发芬顿反应（Fenton reaction）介导的氧化应激；环境中，Fe²⁺催化污染物降解，Fe³⁺过量则诱发水体富营养化。

光学传感原理与技术优势

光学传感器通过荧光碳点（CDs）、量子点（QDs）等材料的荧光猝灭或吸收变化实现检测，具有灵敏度高（LOD低至nM级）、响应快等优势。相比电化学传感器的电极污染问题，光学探针更适合复杂样本。

纳米功能材料的创新应用

短波长碳点（蓝光发射）和长波长碳点（红光发射）各具特色：硫掺杂碳点对Fe³⁺的LOD达0.26 μM，而氮磷共掺杂碳点可实现细胞成像。金属有机框架（MOFs）凭借大比表面积和可调孔径，对Fe³⁺的选择性提升3倍。

有机分子探针的设计突破

刚性结构的偶氮席夫碱在pH 2-9范围内特异性识别Fe³⁺，苯基荧光染料则通过PET（光诱导电子转移）机制实现Fe²⁺动态监测。过渡金属配合物通过配位空间位阻抑制其他离子干扰。

现存挑战与未来方向

当前瓶颈在于：①纳米材料批次重复性差；②近紫外区生物相容性不足；③Fe²⁺/Fe³⁺动态转化干扰检测。未来需开发可降解探针和双波长比率型传感器，结合机器学习优化材料设计。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持结论）