甲醛作为一种重要的化学品,广泛应用于木材家居、毛皮加工、生物医学和食品保存等领域。低聚甲醛溶液中存在甲醛低聚体和单体的动态平衡,其中,单体含量过低或影响反应效率而造成过量使用。因此,能够实时分析甲醛在水溶液中的结构变化,探究出甲醛低聚体向单体水解的有利因素,不仅能加强不同结构转变条件的分析,也能为其合理使用提供参考。此外,甲醛的过量使用,会极大危害人体健康,这需要采取有效的手段实现检测和监控样品中的甲醛含量,从源头上避免不合格产品流入市场。因此,利用或开发一种快速可靠的检测方法,对产品中的微量甲醛进行高灵敏度和选择性检测,就显得尤为重要。本课题以甲醛的“使用”和“检测”为切入点,引入了光学传感的理念和方法,借助拉曼光谱和有机小分子荧光探针,通过单独或者两者结合的方式,自上而下地围绕甲醛的高、低和痕量浓度进行研究:溶液中甲醛低聚体水解的动态实时分析（高浓度）、胶原蛋白组织固定的低聚甲醛使用优化（低浓度）和毛皮制品（胶原蛋白）内甲醛快速准确检测（痕量）。以初始甲醛溶液和终端产品为研究样品,促使甲醛的合理高效使用和含甲醛产品的精准检测。具体研究内容和结果包含以下四个方面:（1）借助拉曼光谱研究了甲醛低聚体与单体在水溶液中的动态变化。通过使用组合器件搭建的拉曼平台,在密闭暗室内实时分析了甲醛在水溶液中的动态变化,确定了不同因素对甲醛低聚体水解过程的影响,包括对于缓冲溶液、时间、浓度、pH和温度的考察。在研究过程中,发现了两个特征峰vs（OCO）和vas（OCO）与甲醛低聚体和单体存在内在对应关系。并通过监控前述特征峰,深入探讨了甲醛低聚体向单体转化的不同形式,推断出甲醛低聚体在水溶液中不同条件下的水解转折点。最佳实验结果为:在常温PBS缓冲溶液中,稀释为低浓度≤5%,调节pH为8.5～9.5,能够快速得到最大单体含量,为甲醛溶液的优化使用提供理论支持。（2）借助拉曼光谱研究了低聚甲醛的变化对胶原固定作用的影响。通过调整近红外激光器强度和采用适当的谱图处理手段,获得了有关胶原蛋白溶液、固体和生物组织（绵羊皮）的拉曼测试标谱图,归属了相关的重要特征峰,包括:外部胶原甲醛峰、酰胺Ⅲ带的v（C-N）伸缩振动和δ（N-H）弯曲振动、酰胺Ⅰ带的v（C=O）伸缩振动,以及氨基酸碳链骨架上v（CH2）伸缩振动等模式。在此基础上,改变甲醛低聚体水解条件（上一结论）,通过观察前述重要特征峰的变化,确认了甲醛低聚体的水解优化过程,有利于加强胶原蛋白（纤维）内亚甲基桥（-CH2-）的形成。在分子水平上通过OPA法对比研究,发现在甲醛低聚体的水解优化条件下,胶原蛋白的氨基含量至少减少15%。验证了早期文献关于“甲醛的非单体形式会对交联作用不利”的推测。（3）利用小分子荧光探针实行对甲醛溶液浓度变化的监控和毛皮中痕量甲醛的检测。基于PET反应机理,设计和合成了萘酰亚胺类甲醛荧光探针FAPs。其中探针FAP-1,水溶性更好,且具有优异的灵敏度,检测限为0.76 μM。基于此优势,初步应用于监控对胶原固定前后甲醛浓度的变化情况。此外,探针FAP-1选择性优异,且适用于弱酸性和中性条件,用于一种未知甲醛含量的白色毛皮后,发现其响应时间为60 min,最低探针浓度为8 μM,检测值为29.6 mg/kg。对比国内外两种标准方法:高效液相色谱法（HPLC）和分光光度法（UV-vis）。结果发现:荧光法的检测精确性相近于HPLC（ISO推荐使用）的准确值33.4mg/kg,优异于UV-vis的近似值134.9 mg/kg。（4）为了利用近红外荧光探对染色毛皮和细胞活体中甲醛检测的优势,本实验,结合国内外报道的三种反应类型,以近红外荧光团（DCM）为母体,探究了三种近红外甲醛荧光探针的合成。首先,甲亚胺型DCM-1:发现其具有明显的溶剂化效应,选用溶剂极性由高到低,发现探针在异丙醇中的荧光强度最大。其次,亚甲基肼型DCM-2:主要探索了在合成方面,对产物的分离纯化。最后,2-aza-Cope重排型DCM-3:采用在乙醚和甲醇中多次重结晶,得到较纯产物。与甲醛孵育后,产物发生聚集荧光淬灭。改进识别基团结构,实现了 1 min内对甲醛快速响应。通过探索三种小分子荧光探针的合成,发现能够调控探针上氨基活性和荧光团的溶液稳定性,是实现检测甲醛的关键。