胆红素是哺乳动物体内代谢产生的一种线性四吡咯物,主要分布在血液和胆汁中,具有特殊的物理化学性质。研究表明,一些金属离子对胆红素的光谱特征有着明显的影响。比如,铜离子会使胆红素的荧光产生明显的淬灭现象,而锌离子对胆红素有着明显的荧光增强作用。由于这种特别的荧光性质,胆红素可以作为对某些金属离子的生物探针。基于此,本文详细研究了胆红素与金属离子相互作用的稳态荧光特性和激发态动力学特性,且在此基础上,探讨了胆红素荧光特性的具体应用前景。具体研究成果如下:1.研究了胆红素的本征吸收和荧光光谱特性。当胆红素溶解于有机溶剂DMSO（GC）后,在455 nm处存在一个特征吸收峰,在525 nm处存在一个荧光发射峰,胆红素的斯托克斯位移为70 nm。此外,我们发现胆红素浓度过高时会发生明显的内滤效应,这会导致发射荧光减弱;一些塑料制品的容器在荧光光谱学测量中会引入额外的测量误差。2.对胆红素与铜离子、锌离子的混合溶液分别进行了激发态动力学特性研究。胆红素与铜离子混合之后,胆红素与铜离子之间的电荷转移效应会使得其混合溶液相较纯胆红素溶液而言产生明显的荧光淬灭。但是在胆红素的锌离子混合液中,锌离子会和胆红素形成化学电荷配位,使胆红素分子结构刚性增强,同时胆红素的非辐射跃迁通道减少,导致锌离子对胆红素溶液产生明显荧光增强。3.进一步的研究发现,当锌离子加入到胆红素的DMSO（GC）溶液中时,最大荧光发射波长从525 nm移动到了663 nm,红移了138 nm。其混合溶液在660 nm波长处与600 nm波长处的荧光强度比值I_{663 nm}/I_{600 nm}与锌离子的浓度有着良好的线性关系。该线性关系可以用回归方程y=0.82923x+0.57379描述,对应的相关系数R²=0.99987。这个结果表明,采用双波长荧光强度比值I_663nm/I_600nm,可以将胆红素作为检测锌离子浓度的荧光探针。进一步实验结果表明,这种胆红素荧光探针对锌离子浓度检测范围为0¹0μM,最小检测极限为0.1μM。4.在胆红素与锌离子的荧光实验中,反应时间和光照波长对荧光强度是相关变量。相应的定量实验结果表明,当反应时间小于120 min时,荧光强度随着反应时间的增大而显著增强;当反应时间大于120 min时,荧光强度不再随反应时间显著变化。荧光强度在525 nm附近的光照波长呈现显著增强作用,而对其他波长无显著变化。本文基于胆红素与其金属离子配合物的溶液进行了光谱学研究,该研究表明胆红素对铜离子和锌离子有着良好的光谱学响应。在生产实际中,胆红素的光谱学特性有着积极的应用前景,比如在医学上,这可以被用来作为人体代谢的指示剂;在生产生活中,可以被用于锌离子浓度的监测等。