1.1 引言

镧系配合物荧光探针由于其独特的光学性质，从而引起人们越来越多的关注。 近年来基于镧系配合物荧光探针的研究已取得了很大进展，包括基于镧系配合物及镧系配合物纳米复合材料的荧光探针用于检测金属阳离子、阴离子、ｐＨ 值、活性氧及一些生物分子，使其广泛应用于检测、诊断和生物成像等领域。

随着新型的水溶性镧系配合物不断地被合成出来，其在荧光成像方面越来越显示出它的优越性，对未来荧光探针的研究在生物体中的应用将起着越来越重要的作用。

本研究结合近红外荧光领域的最新进展，综述了不同的镧系配合物荧光探针设计思路，介绍了各种近红外镧系荧光功能材料，阐述了镧系离子在近红外荧光功能材料中的优势，并展望了镧系配合物近红外荧光材料的发展前景。

1.2 镧系配合物

1.2.1 镧系配合物的荧光性质

三价镧系离子,主要是镧系中位于中间的几个元素,如,,,等形成的某些配合物用近紫外光激发时,能够发射相当于金属离子特征#402;→#402;跃迁的可见光。根据其发光性质,镧系配合物可分为三种类型:(1)受到金属离子微扰的配体发光,即L*→L。(2)受到配体微扰的离子发光,即#402;*→#402;。(3)从激发态配体到金属离子间发生分子内非辐射能量转移,然后再跃迁至金属离子的基态而发光。所以能发生这些不同类型的发射,是由于镧系离子最低激发态能级不同。螯合镧系离子根据其发光性能可分为三类:(1)不能显示荧光的离子,有(4#402;),(4#402;),以及荧光极弱的离子,如(4#402;)。不过这些离子容易形成L*→L发光的配合物。而且它们常常能导致,,,等配合物体系#402;*→#402;跃迁荧光强度大大增强,即发生所谓共发光效应。(2)能发出强荧光的离子,有,,,等。(3)具有低荧光效率的离子,有等。

由于,,离子的精细荧光激发光谱和发射光谱对离子周围环境非常敏感,激发态寿命较长,发射峰分裂模式简单等,这些离子已成为确定配合物及生物大分子体系结构的灵敏发光探针。

1.2.2镧系配合物荧光探针

由于环境和生物体系中阴、阳离子及一些生物分子对人类的健康和发展起着相当重要的作用，因此，发展新型的检测方法一直是人们的研究热点。 与小分子荧光染料相比，镧系配合物作为荧光探针其主要具有以下特点：（１） 荧光寿命是一般生物背景荧光的 １０５ ～１０６ 倍。 鉴于此特征利用时间分辨技术，能够有效地消除背景荧光的干扰，实现高的灵敏度与选择性；（２） 具有窄的发射谱峰，通常半峰宽在 １０ ～１５ ｎｍ，能够实现高的选择性和分辨率；（３） 大的 Ｓｔｏｋｅｓ 位移，一般在２００ ｎｍ 以上，能够减少散射光的干扰。 此外，窄的发射谱峰和大的 Ｓｔｏｋｅｓ 位移也利于多色成像。因此，镧系配合物由于具有这种固定的特征发射、发光寿命长等优点，近年来设计及合成镧系配合物荧光探针用于生物、医药领域等方面研究已成为目前研究热点之一。