楊敏，褚厚娟，朱龍佼，胡清華，許秀麗，張峰，謝語詩，許文濤，楊松林

1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)營養(yǎng)與健康系，食品精準(zhǔn)營養(yǎng)與質(zhì)量控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；2.中國航天員中心，北京 100094；3.人因工程全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100094；4.中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院，北京 100176

在過去的幾十年里，隨著金屬銀及其化合物在工業(yè)和日常生活中的廣泛應(yīng)用，含Ag+的廢水不斷地排放到環(huán)境中，特別是在發(fā)展中國家［1］。Ag+長期以來備受關(guān)注，被歸入最高毒性類別。長期接觸Ag+會對人類健康造成嚴(yán)重不良后果，如器官衰竭、細(xì)胞毒性、腦損傷、線粒體功能下降和免疫系統(tǒng)破壞等［2-3］。根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)局（Environmental Protection Agency，EPA）的二級飲用水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，飲用水系統(tǒng)中Ag+的最大允許水平為0.1 mg·L-1（0.93 μmol·L-1）。因此，發(fā)展精確檢測痕量Ag+的靈敏分析方法對于水質(zhì)控制、公共健康和環(huán)境監(jiān)測至關(guān)重要。

Ag+檢測的典型靈敏技術(shù)包括電感耦合等離子體質(zhì)譜法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）［4］、原子吸收光譜法（atomic absorption spectroscopy，AAS）［5］、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（inductively coupled plasma emission spectroscopy，ICP-OES）［6］、熒光光譜法和電化學(xué)法。然而，這些技術(shù)通常需要復(fù)雜的儀器、復(fù)雜的檢測流程和專業(yè)的操作人員，極大地限制了在實(shí)際中的應(yīng)用，尤其是在資源有限的偏遠(yuǎn)地區(qū)［7］。比色法是指基于被測物質(zhì)溶液的顏色或加入顯色劑后生成的有色溶液的顏色深度與物質(zhì)含量之間的關(guān)系進(jìn)行定量分析的方法，其被廣泛認(rèn)為是一種簡單且經(jīng)濟(jì)有效的Ag+檢測技術(shù)，甚至可以由受過較少培訓(xùn)的人員通過肉眼輕松完成檢測。除此之外，基于顏色的變化還可以制備比色試紙，提高了檢測的便攜性。本文綜述了利用比色法檢測Ag+的研究進(jìn)展，對顯色的機(jī)理進(jìn)行了歸納總結(jié)，分別從DNA、納米材料和化學(xué)小分子3 種不同的材料對比色傳感策略進(jìn)行了介紹，旨在讓讀者了解Ag+檢測比色傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀，為將來Ag+新型檢測技術(shù)的發(fā)展提供參考。

1 Ag+比色檢測技術(shù)的顯色原理

比色檢測技術(shù)在食品質(zhì)量監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、臨床診斷等領(lǐng)域的研究和應(yīng)用越來越廣泛。目前，Ag+比色檢測技術(shù)主要利用以下3種顯色方式。

1.1 基于酶的催化顯色

圖1 銀離子比色檢測技術(shù)的顯色原理及傳感策略Fig.1 The colorimetric principles and sensing strategies of Ag+ colorimetric detection

納米酶是一類具有類似于天然酶活性的納米材料，自1993 年首次報(bào)道以來，已發(fā)現(xiàn)了50 多種不同材料和結(jié)構(gòu)的納米酶。最常見的納米酶有四氧化三鐵納米酶、鉑納米酶、鈀納米酶、金納米酶等［8-9］。常見的類酶活性包括過氧物酶、氧化酶、過氧化氫酶、超氧化物歧化酶和漆酶，其中具有類過氧化物酶活性的納米酶是Ag+檢測中最常用的。在H2O2（作為電子受體）的存在下，它可以將顯色底物，如3，3'，5，5'-四甲基苯二胺（tetramethylbenzidine，TMB）氧化為有色產(chǎn)物，從而使溶液顏色由無色變?yōu)樗{(lán)色。此外，G-四鏈體-氯化血紅素（G4-hemin）也具有過氧化物模擬酶活性，能高效催化H2O2氧化反應(yīng)底物［10］。Ag+的存在可以通過削弱納米酶與底物的親和性或者增加納米酶活性位點(diǎn)兩種不同的方式對酶活產(chǎn)生負(fù)向或者正向調(diào)節(jié)，從而影響溶液顏色并實(shí)現(xiàn)檢測銀離子的目的。

1.2 基于表面等離子體共振的顯色

等離子體納米材料作為一種典型的光響應(yīng)材料，具有由集體載流子振蕩產(chǎn)生的大消光截面。當(dāng)入射光頻率與等離子納米材料的振蕩頻率匹配時(shí)，消光最大，對于尺寸小于入射波長的納米材料，電磁波等離子體通常被限制在納米材料的表面，這種共振方式被稱為局域表面等離子體共振（localized surface plasmon resonance，LSPR）［11］。LSPR特性使單分散納米粒子和聚集納米粒子呈現(xiàn)出不同的顏色，當(dāng)納米粒子聚集時(shí)，溶液的顏色會發(fā)生變化，很容易用肉眼檢測到［12］。這種聚集過程是由溶液的組成或顆粒表面的性質(zhì)通過納米顆粒與其周圍環(huán)境之間的靜電相互作用、共價(jià)結(jié)合以及氫鍵等引起的［13］。此外，通過“非聚集”過程，如刻蝕或者生長也能使納米顆粒的LSPR改變［14］。蝕刻是通過化學(xué)反應(yīng)或物理作用去除部分材料的過程，而生長則是通過化學(xué)反應(yīng)在納米材料表面沉積新材料的過程［15-16］。具有較強(qiáng)LSPR 的貴金屬納米材料表面經(jīng)過還原劑或氧化劑反應(yīng)，會產(chǎn)生刻蝕或生長反應(yīng)，這些反應(yīng)會導(dǎo)致材料的形狀或尺寸發(fā)生改變，從而伴隨LSPR消光峰偏移和材料顏色的變化［14，17］。除了貴金屬之外，在石墨烯、重?fù)诫s半導(dǎo)體以及過渡金屬氧化物和硫化物材料體系中也能觀測到相應(yīng)的等離子體共振信號［18］。

1.3 基于小分子的化學(xué)顯色

基于化學(xué)小分子的比色傳感器是具有高靈敏度、選擇性的常用傳感器，通過與Ag+之間的作用，可以實(shí)現(xiàn)對Ag+的檢測，檢測限低，顏色變化容易分辨?；诨瘜W(xué)小分子的顯色反應(yīng)主要依賴于Ag+的氧化作用、配位作用以及催化作用。Ag+只有一個不穩(wěn)定的4d10電子層，這使得Ag+具有較強(qiáng)的氧化能力，因此可以通過氧化作用將一些無色分子轉(zhuǎn)變成有色分子［19］。除了氧化作用，Ag+具有的空電子軌道還允許其與一些分子發(fā)生配位作用。在與一些配體結(jié)合時(shí)，會發(fā)生金屬-配體電荷轉(zhuǎn)移（metal-to-ligand charge transfer，MLCT）和分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（photo-induced charge transfer，ICT）等現(xiàn)象［20-21］，從而導(dǎo)致分子的吸收光譜發(fā)生變化。例如，鄰菲羅啉與Ag+配位形成螯合物后，進(jìn)一步通過靜電引力和疏水力與曙紅陰離子結(jié)合形成三元配合物，并伴隨著曙紅Y的吸收光譜變化，以此用于構(gòu)建Ag+的比色傳感器［22-23］。Ag+還具有一定的催化作用，通過與底物形成配合物，使反應(yīng)底物靠近，加快反應(yīng)速度。在Ag+的催化作用下，過硫酸銨可以將低價(jià)的錳離子氧化成紫紅色的高錳酸根離子。Ag+對鐵氰化鉀（K3［Fe（CN）6］）氧化4-氨基安替比林、鄰菲羅林顯色反應(yīng)有明顯的催化作用［24］。在稀HCl介質(zhì)中，Ce（IV）與氯化物發(fā)生褪色反應(yīng)，Ag+對該反應(yīng)具有明顯的催化作用［25］。此外，Ag+還可以催化硫酸鉀氧化甲基紫［26］，催化體系的吸光度會隨Ag+濃度的增加而增加，從而實(shí)現(xiàn)對Ag+的比色檢測。

2 基于DNA的比色檢測技術(shù)

DNA 由帶負(fù)電荷的磷酸鹽骨架和氮化核堿基組成，其獨(dú)特的化學(xué)組成通過靜電或配位相互作用為金屬離子提供了多種結(jié)合位點(diǎn)［27］。在生理pH 下，帶負(fù)電荷的磷酸鹽骨架通過簡單的靜電吸引與帶正電荷的金屬陽離子相互作用［28］。此外，金屬陽離子的空軌道可以接受來自磷酸氧或核堿基部分的電子，形成配位絡(luò)合物［29-30］。據(jù)報(bào)道，Ag+僅與核堿基絡(luò)合時(shí)優(yōu)先與堿基的氮原子相互作用，其中嘌呤堿的N7 和嘧啶堿的N3 被認(rèn)為是Ag+結(jié)合的活性位點(diǎn)［31］。由于Ag+和C、G堿基之間具有高特異性結(jié)合能力，因此富含C、G 堿基的DNA鏈也被廣泛應(yīng)用于Ag+的檢測。

Ag+可以和C堿基形成穩(wěn)定的C-Ag+-C結(jié)構(gòu)，主要的穩(wěn)定相互作用包括π-π核堿基堆積以及相鄰C-Ag+-C 堿基對中C 堿基之間的新型平面間H鍵。Xu 等［32］基于亞甲基藍(lán)（methylene blue，MB）與富C單鏈DNA（C-rich ssDNA）之間的相互作用，開發(fā)了一種用于比色檢測Ag+的方法（圖2）。當(dāng)沒有Ag+時(shí)，MB 與ssDNA 相互作用，溶液的顏色由藍(lán)色變?yōu)樽仙划?dāng)Ag+存在時(shí)，Ag+和ssDNA 通過C-Ag-C結(jié)構(gòu)連接在一起，導(dǎo)致ssDNA 從MB 表面解吸到溶液中，溶液的顏色再次由紫色變?yōu)樗{(lán)色。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于其簡單性和成本效益，避免了納米顆粒的繁瑣合成，不需要對DNA 進(jìn)行進(jìn)一步的化學(xué)修飾，并且檢測范圍寬（0.001～1.000 μmol·L-1），檢出限低（1 nmol·L-1）。Li 等［33］開發(fā)了一種基于靶Ag+和外切酶Ⅲ（Exo Ⅲ）依賴的DNA 切割循環(huán)擴(kuò)增的無標(biāo)記適配體傳感器，該系統(tǒng)由發(fā)夾狀ssDNA和AuNPs組成。在沒有Ag+的情況下，由于強(qiáng)靜電排斥，陰離子AuNPs最初很好地分散在含有帶負(fù)電荷發(fā)夾DNA 探針的溶液中。然而，當(dāng)加入Exo Ⅲ和NaCl時(shí)，Exo Ⅲ不能消化發(fā)夾狀的ssDNA，AuNPs 之間的靜電排斥被屏蔽，導(dǎo)致AuNPs 聚集。在暗場顯微鏡觀察下，聚集的AuNPs顏色顯示黃色和紅色；在Ag+存在的情況下，發(fā)夾樣DNA兩個末端突出的C堿基可以形成堿基對（C-Ag+-C）介導(dǎo)的剛性DNA 雙鏈體。在這種情況下，Exo Ⅲ可以消化DNA雙鏈體，并釋放Ag+。隨后，Ag+與剩余的發(fā)夾DNA 結(jié)合，并在Exo Ⅲ的幫助下啟動另一個DNA切割循環(huán)。這樣的Ag+依賴Exo Ⅲ的DNA裂解循環(huán)擴(kuò)增導(dǎo)致更多的ssDNA分子產(chǎn)生，釋放的ssDNA可以吸附在AuNPs表面，從而有效阻止AuNPs在高鹽介質(zhì)中的聚集。此時(shí)，在暗場顯微鏡觀察下，顏色從黃色或紅色（聚集的AuNPs）變?yōu)榫G色（分散的AuNPs）。在此基礎(chǔ)上，Ag+在Tris-HCl緩沖液和河水中的檢測限分別達(dá)到41和39 fmol·L-1。

圖2 基于MB與適配體相互作用的Ag+比色檢測原理圖[32]Fig.2 The schematic diagram of Ag+ colorimetric detection based on the interaction between MB and aptamer[32]

肖志友等［34］利用G-四鏈體DNA 與氯化血紅素（hemin）結(jié)合形成G-四鏈體-hemin脫氧核酶，其能高效催化H2O2氧化反應(yīng)底物TMB 由無色變?yōu)樗{(lán)綠色。當(dāng)Ag+存在時(shí)，會阻礙G4結(jié)構(gòu)的形成，導(dǎo)致催化活性降低?；诖耍⒘吮壬y定Ag+傳感器。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，溶液的吸光度與Ag+濃度在100～1 000 nmol·L-1范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系，檢出限為55.9 nmol·L-1。張啟秀等［35］基于G4修飾的AuNPs聚集以及Ag+可以打開穩(wěn)定的G4結(jié)構(gòu)，成功構(gòu)建了一種快速、靈敏的Ag+比色傳感器。在一定的鹽濃度條件下，G4結(jié)構(gòu)修飾的AuNPs具有較高的穩(wěn)定性。因此，在沒有Ag+的體系中，AuNPs為單分散狀態(tài)，溶液呈現(xiàn)酒紅色。然而，當(dāng)有Ag+存在時(shí)，G 堿基中的N7 和C6O 基團(tuán)與Ag+配位，導(dǎo)致G4結(jié)構(gòu)的破壞，降低了AuNPs的穩(wěn)定性，從而引起AuNPs 的聚集，使溶液顏色由酒紅色變?yōu)樗{(lán)紫色。該方法對Ag+的檢測具有較高的靈敏度，檢測限為7 nmol·L-1。

3 基于納米材料的比色傳感器

納米材料因其表面效應(yīng)和尺寸效應(yīng)而具有特殊的物理、光化學(xué)和生物學(xué)等特性，使其在藥物研發(fā)、醫(yī)療診斷和生物傳感等許多研究領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。因此，結(jié)合各種功能型納米材料，也是比色傳感器發(fā)展的一個重要方向。

3.1 納米酶的比色傳感器

近年來，基于納米酶的比色傳感技術(shù)取得了很大的進(jìn)展。Deng 等［36］合成了殼聚糖穩(wěn)定的鉑納米粒子（Ch-PtNPs），并將其作為人工過氧化酶，催化底物TMB 的氧化并產(chǎn)生顏色信號。在Ag+存在下，由于Ch-PtNPs 表面Ag+和Pt2+之間的強(qiáng)親金屬相互作用，Ag+可以削弱對底物的親和力并使Ch-PtNPs 的催化活性失活，導(dǎo)致吸光度信號根據(jù)Ag+的量發(fā)生不同程度地降低。Ag+的線性測定范圍為5～1 000 nmol·L-1，檢出限為4 nmol·L-1。Li等［37］合成了TiO2納米顆粒作為光納米酶（photonanozymes，PNZs）。在光照以及H2O2存在下，TMB可以被TiO2PNZs 氧化，從而使溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色，而Ag+可以加速這一反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)信號放大。一方面，TiO2PNZs中產(chǎn)生的熱電子被Ag+捕獲，生成原位沉積在TiO2PNZs 上的AgNPs，阻止了電子直接轉(zhuǎn)移到H2O2中進(jìn)行均解，產(chǎn)生的·OH 自由基使剩余的熱空穴大量積累；另一方面，大量的熱空穴從Ti-O-OH 的過氧橋中提取電子，顯著促進(jìn)了O-O 雜解對H2O2的光活化。因此，O-O 鍵的劈裂在光照下增強(qiáng)，同時(shí)加速TMB 氧化生成·TMB 自由基?；诖?，該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個Ag+比色檢測平臺，在1～100 μmol·L-1范圍內(nèi)對Ag+具有線性響應(yīng)，檢測限為0.92 μmol·L-1。Zhang等［38］構(gòu)建了一個光熱比色雙模式Ag+檢測平臺。作為一種具有類似氧化酶活性的納米材料，二氧化錳納米片可以催化TMB 氧化為氧化三硝基苯。然而，通過谷胱甘肽還原MnO2NSs 會使MnO2NSs 的催化能力最小化。在該方法中，利用Ag+和GSH 的特殊相互作用來抑制還原過程?；谶@種策略，Ag+可以很容易地通過比色法和光熱評價(jià)來測量。通過比色法得出的檢測限為5.5 nmol·L-1，而光熱法得出的檢測限為6.7 nmol·L-1。光熱和比色雙模式讀出分析技術(shù)適用于更多的檢測系統(tǒng)，其中2 種檢測模式可以相互驗(yàn)證，從而獲得更可靠的結(jié)果，特別是在復(fù)雜的環(huán)境中效果更明顯。

3.2 LSPR比色傳感器

3.2.1 金屬納米顆粒 金屬納米顆粒是目前研究最多的金屬納米材料，在可見光區(qū)具有明顯的共振吸收帶，并且其共振吸收峰對周圍介電環(huán)境的變化十分敏感［39］。Jayeoye等［40］報(bào)道了一種靈敏度高、可選擇性檢測水溶液中Ag+的比色方法。首先，通過Au-S共價(jià)相互作用，獲得3，3-二硫代二丙酸二（N-琥珀酰亞胺）酯［3，3'-dithiobis（succinimidyl propionate），DSP］修飾的金納米粒子（DSP-AuNPs）。在pH 8.4 的磷酸鹽緩沖液中，肌酸酐（creatinine，CRN）可以通過DSP 的羧基和CRN 的氨基之間的胺偶聯(lián)反應(yīng)組裝到DSP-AuNPs 表面（DSPAuNPs@CRN），并形成酰胺鍵。在Ag+存在的條件下，通過Ag-N和Ag-π鍵相互作用再與DSP-AuNPs@CRN相互作用，從而引起納米顆粒的聚集，使溶液從紫紅色變?yōu)樗{(lán)色。該方法的檢測限為0.13 μmol·L-1，遠(yuǎn)低于美國環(huán)境保護(hù)署（United States Environmental Protection Agency，USEPA）對飲用水中Ag+的最大可接受限值0.93 μmol·L-1。Zhao等［41］構(gòu)建了一種基于MnO2包裹的金納米粒子（AuNP@MnO2）的Ag+檢測方法（圖3），MnO2外殼可被谷胱甘肽還原成Mn2+。AuNP@MnO2單個納米粒子的顏色不可避免地由黃色變?yōu)榫G色，最大吸收峰從528 nm變?yōu)?72 nm。然而，在體系中加入Ag+后，Ag+可以與谷胱甘肽結(jié)合，MnO2殼的蝕刻過程被抑制，因此探針的顏色保持黃色。這種基于單顆粒的比色法具有超靈敏的Ag+分析檢測能力，檢測限低至0.39 μmol·L-1，比相同體積溶液的傳統(tǒng)比色分析結(jié)果低大約106倍。此外，這種方法還可以用于檢測實(shí)際樣品中的Ag+，顯示了良好的環(huán)境監(jiān)測和水質(zhì)控制潛力。

圖3 基于谷胱甘肽刻蝕AuNP@MnO2納米粒子比色檢測銀離子原理圖[41]Fig.3 The schematic diagram of Ag+ colorimetric detection based on etching AuNP@MnO2 nanoparticles with glutathione[41]

3.2.2 碳點(diǎn) 碳點(diǎn)（carbon dots，CDs）也可用于Ag+的比色檢測。從LSPR 傳感機(jī)理來看，碳點(diǎn)比色傳感器的原理可以分為2 個方面：基于量子點(diǎn)誘導(dǎo)表面金屬納米粒子的生長和基于量子點(diǎn)與重金屬離子的相互作用。

Jin等［42］以蔗糖為前驅(qū)體，通過溶劑熱法制備了CDs-1，開發(fā)了一種比色檢測Ag+的方法。檢測機(jī)理基于Ag+的還原和銀納米粒子的形成，銀納米粒子具有獨(dú)特的表面等離子體共振性質(zhì)，其中CDs-1在測定Ag+的反應(yīng)中既可作為還原劑又可作為穩(wěn)定劑。這種基于CDs-1 的檢測系統(tǒng)可以在3 min內(nèi)定量測定Ag+，檢測限為26 nmol·L-1。此外，該傳感分析可用于檢測湖水樣品中的Ag+。Sunitha等［43］以枸杞葉提取物為碳源，經(jīng)氧化和水熱工藝合成了具有OH 和COOH 官能團(tuán)的碳點(diǎn)（PPCDs）。Ag+可以與COOH 和OH 官能團(tuán)相互作用，從而引起PPCDs 吸收峰以及溶液顏色的變化。此外，由于在不同的pH 條件下，Ag+和PPCDs 的作用強(qiáng)度不同，因此分別得到了在pH 為5.1、7.2、10.0 條件下的Ag+響應(yīng)曲線，檢測限分別為7.800、0.758、0.340 μmol·L-1。

3.2.3 其他 金屬有機(jī)骨架（metal-organic framework，MOF）由金屬離子/簇和有機(jī)配體之間的強(qiáng)配位相互作用形成。由于其可調(diào)的微孔結(jié)構(gòu)、大的比表面積和暴露的活性位點(diǎn)，MOFs 通常用于與催化相關(guān)的研究，并且極少數(shù)MOFs 可以作為重金屬離子比色傳感器的顯色材料［44］?；贛OFs的比色傳感器主要基于重金屬離子和MOFs之間的相互作用，且伴隨著明顯的顏色變化。Zhong等［45］合成了多孔鋅（Ⅱ）-羧酸鹽框架（NOTT-6SMe-Zn）用于Ag+檢測，NOTT-6SMe-Zn 的軟硫原子與軟Ag+的配位誘導(dǎo)溶液顏色由淡黃色變成棕色，且隨著Ag+濃度的增加，顏色變深。基于上述原理，Ag+的檢測限可以達(dá)到30 mg·L-1。二維納米材料由于其超薄的結(jié)構(gòu)，具有很大的比表面積，可以為分子間的相互作用提供豐富的活性位點(diǎn)［46］。Wang 等［47］提出了一種用于Ag+傳感的無標(biāo)記納米等離子體比色法。Ti3C2MXenes 對Ag+的優(yōu)異吸附親和力和還原性有利于在納米片上形成AgNPs并使溶液變成棕褐色。該方法的檢測限為0.615 μmol·L-1，并且可在智能手機(jī)環(huán)境下，“紅綠藍(lán)”（red，green，blue，RGB）分析顯示出與紫外-可見光譜儀測量結(jié)果一致的可視化結(jié)果。此外，這種原位銀NPs生成方法也可能有利于廢水中銀的富集和貴重金屬的回收。

4 基于化學(xué)小分子的比色檢測技術(shù)

以化學(xué)小分子為主體的比色傳感器在重金屬離子檢測中得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。這不僅源于它們優(yōu)異的顏色指示和簡單的作用機(jī)理，也和其優(yōu)異的合成重現(xiàn)性、純化和穩(wěn)定性有關(guān)。此外，分子染料溶液更容易適應(yīng)分析平臺，如儀器/設(shè)備、試劑盒和測試條，并且由于液體溶液的均勻性、流動性和用戶友好性，在應(yīng)用中具有巨大的潛力。

基于有機(jī)小分子染料的化學(xué)傳感器在重金屬離子檢測中的廣泛應(yīng)用。Goh 等［21］設(shè)計(jì)并合成了一種磺胺基復(fù)合物，該復(fù)合物可以通過氧原子與Ag+配位結(jié)合，導(dǎo)致吸收峰的變化，使溶液顏色從無色變?yōu)辄S色。此外，通過密度泛函理論計(jì)算揭示了該現(xiàn)象歸因于MLCT 機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法對Ag+的檢測限為2.42 μmol·L-1。Gil 等［20］利用4-氯-7-硝基-2，1，3-苯并氧雜惡二唑（7-nitrobenz-2-oxa-1，3-diazole，NBD）和2-氨基二苯醚（2-aminodiphenyl ether moieties）合成了N，N-二甲基-7-硝基苯并［c］［1，2，5］噁二唑-4-胺（7-nitro-N-（2-phenoxyphenyl）benzo［c］［1，2，5］oxadiazol-4-amine，NPB），并基于ICT 設(shè)計(jì)了一種新型比色化學(xué)傳感器NPB 用于檢測Ag+（圖4）。NPB 通過氧和氮原子與Ag 的絡(luò)合顯示出從二苯醚到NBD 更強(qiáng)的ICT 過程，并引起溶液由淺棕色到粉紅色的顏色變化，該方法的檢測線為3.6×10-6mol·L-1。Song 等［7］報(bào)道了一種基于喹啉的探針用于檢測Ag+，稱為AgP。AgP 本身在532 nm 處表現(xiàn)出較強(qiáng)的發(fā)射峰，熒光為亮綠色，與Ag+反應(yīng)后，在383 nm處出現(xiàn)了新的吸收帶，并伴有肉眼可見的從透明到淺橙色的比色變化。同時(shí)其熒光明顯減弱，有輕微的藍(lán)移，熒光顏色由明亮的黃綠色變?yōu)橥耆АgP與Ag形成的金屬配合物由于配體對金屬電荷的轉(zhuǎn)移導(dǎo)致探針結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使吸收光譜以及發(fā)射光譜發(fā)生變化。通過在真實(shí)水樣中的實(shí)際應(yīng)用，表明該探針具有較高的靈敏度和選擇性響應(yīng)，此外，該研究還成功地將該探針用于模式植物擬南芥體內(nèi)Ag+的檢測。AgP及其浸漬試紙?jiān)陧憫?yīng)Ag+后呈現(xiàn)出明顯的比色變化，便于直接目視觀察的Ag+濃度為0～250 μmol·L-1，該探針將為環(huán)境和生物樣品中Ag+的檢測提供一種新的策略。

圖4 基于NBD的比色化學(xué)傳感器NPB用于檢測Ag+[20]Fig.4 NBD-based colorimetric chemosensor NPB for detecting Ag+[20]

表1 對上述檢測方法進(jìn)行了比較，可以看出對于不同的傳感材料，基于DNA 的銀離子檢測技術(shù)具有較高的靈敏度，而且DNA 的生產(chǎn)成本低，可以大量制備，因此具有良好的應(yīng)用前景。相比于DNA 與納米材料，基于化學(xué)小分子的檢測技術(shù)具有較高的檢測限，這可能是由于化學(xué)反應(yīng)速率的限制。此外，對于3種傳感機(jī)制而言，基于酶催化和LSPR的檢測技術(shù)更容易實(shí)現(xiàn)高靈敏度檢測。

表1 銀離子不同比色檢測方法的比較Table 1 Comparison of different colorimetric detection methods for Ag+

5 展望

本文綜述了Ag+介導(dǎo)的顯色機(jī)理以及不同顯色材料作為Ag+檢測比色傳感器的研究進(jìn)展。與其他常用的檢測方法相比，比色法因其操作簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在發(fā)展過程中受到了廣泛的關(guān)注。此外，比色法并不局限于實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)人員，盡管比色法在Ag+檢測方面有很好的前景，但仍然存在一些挑戰(zhàn)。

首先，在顯色材料上，傳統(tǒng)的復(fù)雜、高成本和低效的合成對環(huán)境和人類有害。隨著環(huán)境保護(hù)和綠色化學(xué)的倡導(dǎo)，迫切需要環(huán)境友好材料。此外，在合成后，材料通常以溶液狀態(tài)保存，穩(wěn)定性差。例如，雖然化學(xué)小分子對Ag+具有敏感的顏色響應(yīng)，但它們?nèi)菀妆谎趸?，給這些材料的保存帶來了巨大的挑戰(zhàn)。另一方面，與傳統(tǒng)的有機(jī)染料相比，無機(jī)納米材料為制造優(yōu)異的比色傳感器提供了新的途徑。然而，它們都有一個固有的缺點(diǎn)，即很難像分子一樣量化，控制批次生產(chǎn)的差異，使合成標(biāo)準(zhǔn)化。因此，需要建立相關(guān)規(guī)?；a(chǎn)與質(zhì)量控制體系，為轉(zhuǎn)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

其次，在傳感策略上，將比色感測系統(tǒng)結(jié)合到智能手機(jī)平臺是一種潛在的有前景的方式，使得智能手機(jī)能夠感測、轉(zhuǎn)換和分析在線檢測信息，因此，集成基于智能手機(jī)的技術(shù)將是推動Ag+比色傳感器向前發(fā)展的另一種方式。用于同一樣品的多模式檢測技術(shù)將提高檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。雖然比色等離子體傳感器對于現(xiàn)場檢測是非常有效的工具，但是它們通常只允許半定量地確定目標(biāo)。

最后，在實(shí)際樣品上，樣品的制備是比色檢測的關(guān)鍵步驟之一，復(fù)雜的樣品基質(zhì)，如工業(yè)廢水可能會含有大量的有色雜質(zhì)，會給Ag+檢測帶來很大的干擾，甚至使檢測無法進(jìn)行。此外，樣品的酸度也可能會對檢測產(chǎn)生影響。有些樣品需要進(jìn)行前處理，如稀釋、過濾、提取等，以消除干擾物質(zhì)或增強(qiáng)信號，這可能增加了實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性和時(shí)間成本。為了保持比色法的優(yōu)勢，亟需開發(fā)快速、簡單的樣品前處理技術(shù)，使復(fù)雜樣品的現(xiàn)場檢測成為可能。