鹵素（包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）和碘（I）在自然界中廣泛存在，主要以有機和無機化合物的形式存在。它們在生命科學和各種工業應用中發揮著不可或缺的作用。由于其獨特的物理化學性質（如高電負性、反應性和形成穩定化學鍵的能力），鹵素成為許多應用中的關鍵成分。例如，鹵化物化合物常用于制藥、農用化學品、阻燃劑和消毒劑中，對產品的功效和功能具有重要意義[1]，[2]。碘不僅是合成甲狀腺激素的必需元素，還在骨骼組織的顯微研究中發揮著重要作用。氟化物對口腔健康和骨骼發育有顯著益處，而氯離子（Cl^–）及其相關通道在定向細胞伸展和排列等早期拓撲反應中起著關鍵作用[3]，[4]，[5]，[6]，[7]。此外，標記有鹵素的生物分子在生物醫學研究中也有廣泛應用，包括診斷和成像[8]。

然而，盡管鹵素化合物具有多種用途，但其廣泛使用及其在環境中的持久性引發了嚴重擔憂。未經控制的家庭污水和現代工業廢水的排放將大量含氯污染物帶入自然水體[9]，[10]。新興技術（如氯離子電池）也帶來了新的環境挑戰[11]。氟化物以氟離子（F^–）的形式存在于礦物和地下水中，過高的F^–濃度（>1.5 mg/L）可能導致氟斑牙和骨骼氟中毒[12]。雖然生物流體中的溴離子（Br^–濃度遠低于氯離子，但它們在海水和血清、尿液等體液中普遍存在。長期暴露于Br^–與腎臟、肝臟、呼吸系統和神經系統疾病等健康風險相關。此外，許多含鹵素的有機污染物（如多氯聯苯（PCBs）、全氟化合物（PFCs）和溴化阻燃劑）具有抗降解性，會通過食物鏈在生物體內積累，并對生物體和生態系統產生毒性影響[13]，[14]，[15]，[16]，[17]，[18]。這些挑戰凸顯了在復雜的生物和環境系統中精確、靈敏和選擇性地檢測含鹵素化合物的迫切需求。

目前，一些傳統的鹵素檢測方法主要包括液相色譜-質譜（LC-MS）、離子選擇性電極法和毛細管電泳-離子交換固相萃取聯用技術，但這些方法都有各自的局限性[16]，[19]，[20]。LC-MS具有抗基質干擾和同時多目標檢測的能力，但檢測范圍有限，僅針對已知的有機氟化合物，容易遺漏未知物質，無法全面反映總鹵素含量[16]。基于離子選擇性電位響應的F^–選擇性電極法可以實時監測沙林（GB）/梭曼（GD）水解產生的F^–，但僅對F^–具有特異性，容易受到其他基質離子的干擾，并且需要在檢測前校準去污溶液的離子強度[19]。毛細管電泳-離子交換固相萃取聯用技術可以通過瞬態等速電泳梯度分離Br^–、碘離子（I^–和其他離子，結果準確可靠，但操作繁瑣且對精密儀器依賴性強[20]。

相比之下，基于小分子的熒光探針具有顯著優勢，已成為檢測鹵素及其相關物種的前沿方法。它們的檢測限可達到納摩爾級別，具有高靈敏度。通過目標物質與探針之間的特異性結合，可以觸發熒光變化（增強、淬滅或波長偏移），無需復雜的樣品預處理或儀器參數優化，從而實現靶向檢測且操作簡單。它們支持實時可視化和體內檢測，并可通過特定設計實現多離子同時檢測。這有效克服了傳統電極方法單離子檢測的局限性以及毛細管電泳操作復雜的缺點。同時，它們避免了LC-MS中遺漏未知物質的缺陷，可以實現原位可視化分析[16]，[17]，[18]，[19]，[20]。然而，開發出穩健的鹵素響應探針仍處于起步階段，面臨與其他離子的交叉反應、光穩定性差和生物利用度低等問題。

本綜述旨在系統地介紹用于檢測各種鹵素及其相關物種（包括F^–、Cl^–、Br^–、I^–、次氯酸（HClO）、次溴酸（HBrO）和有機鹵素化合物）的熒光探針的最新進展（圖1）。重點介紹基于小分子的熒光探針，主要涵蓋過去五年的研究成果，未涉及基于量子點或化學發光等其他技術的系統。綜述內容涵蓋三個主要方面：（1）實現鹵素化合物選擇性和靈敏度的分子設計策略；（2）包括光誘導電子轉移（PET）、分子內電荷轉移（ICT）和鹵素鍵合在內的傳感機制；（3）在生物和環境成像應用中的最新進展。通過強調關鍵挑戰和未來研究方向，我們希望為該領域的發展提供啟發和指導，推動熒光探針從實驗室研究向實際應用的轉化。