荧光化学传感器是建立在光谱化学和化学波导与量测技术基本上将分析对象化学信息以荧光信号表达传感装置。其重要构成部件有三个(图1．1)：1．辨认结合基团(R)，能选取性地与被分析物结合，并使传感器所处化学环境发生变化。这种结合可以通过配位键，氢键等作用实现。2．信号报告基团(发色团，F)，把辨认基团与被分析物结合引起化学环境变化转变为容易观测到输出信号。信号报告基团起到了信息传播作用，它把分子水平上发生化学信息转换成可觉得人感知(颜色变化)或仪器检测信号(荧光等)。3．连接基团(S)，将信号报告基团和辨认结合基团连接起来，依照设计不同连接基团可有各种选取，普通用做连接基团是亚甲基等短链烷基。连接基团适当与否将直接影响与否有输出信号产生。信号表达可以是荧光增强或削弱、光谱移动、荧光寿命变化等。
图1.1 荧光探针构造
1.1.1 荧光探针普通设计原理 (1) 结合型荧光探针[21]
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SignallingSpacesubunitBindingsubunitAnalyteOutput signal
图1.2 共价连接型荧光探针
结合型荧光探针是运用化学共价键将辨认基团和荧光基团连接起来一类荧光探针，是比较常用一类荧光探针。该类探针通过对比加入分析物先后荧光强度变化、光谱位置移动或荧光寿命变化等实现对分析物检测。在该类荧光化学传感器设计中，必要充分考虑下列三个方面因素。(a) 受体分子荧光基团设计、合成：考虑到用于复杂环境体系荧光检测，规定荧光基团要有强荧光（高荧光量子产率，有助于提高检测敏捷性），Stokes 位移要大（可有效消除常规荧光化合物如荧光素等具备自猝灭现象），荧光发射最佳要在长波长区（最佳位于500 nm 以上，可避免复杂体系常位于短波长区背景荧光干扰，此外由于长波长区发射荧光能量减少可减少荧光漂白现象发生而延长传感器使用寿命）。(b) 受体分子辨认基团：受体分子辨认基团设计以软硬酸碱理论、配位作用以及超分子作用力（如氢键、范德华力等）作为理论指引，多选取含氮、硫、磷杂环化合物作为辨认分子。(c) 荧光超分子受体组装：组装荧光超分子受体就是运用一种连接基将辨认基团和荧光基团通过共价键连接在一起，要充分考虑到辨认基团和荧光基团之间能通过连接基进行信号传递，对辨认对象辨认信息（如荧
光增强或削弱、光谱移动、荧光寿命变化等）可以及时传递出去。
NNN1 图1.3 共价连接型锌离子荧光探针
De Silva 在1997年报道化合物1 [22]是一种典型共价连接法设计荧光探针。它分别以有优良光学性质蒽作为荧光基团，以对Zn2+有特异性辨认基团双( 2-吡啶甲基)氨 (DPA)为辨认基团，通过亚甲基将辨认基团和荧光报告基团连接在一起。通过对比加锌先后荧光强度不同实现了对锌离子检测。 (2) 置换型荧光探针
图1.4 置换型荧光探针
荧光探针设计原理样本
