基于香豆素的比率型次氯酸荧光探针

次氯酸(HCl O)是生物体内重要的活性氧(ROS)之一,在人类免疫功能系统中扮演着重要的角色,有助于对入侵细菌和病原体进行破坏。本文设计并合成了基于香豆素为母体单元的比率型次氯酸荧光探针。研究结果表明,该探针对次氯酸识别显示出较高的选择性,检测线低至12 mol/L,荧光响应可在5 s内迅速完成,并伴随着溶液颜色由无色转变为黄绿色。其它常见的阴离子及氧化型物质对次氯酸检测均无干扰。此外,高分辨率质谱、荧光光谱和紫外可见光谱变化共同证实了该探针对次氯酸的检测机制为次氯酸对探针氧化水解。     

反应型次氯酸荧光探针

生物体内的次氯酸是氯离子和过氧化氢(H₂O₂)由髓过氧化物酶(MPO)催化生成的,是生物体内最重要的活性氧(ROS)之一,在生理过程中发挥了至关重要的作用。但是,过量的次氯酸会导致一系列生理疾病,因此有效的识别和检测次氯酸备受研究者们的青睐。与传统检测方法相比,荧光探针具有选择性好、灵敏度高、可实时监测等诸多优势,因此在近年来得到了快速发展。本文主要基于不同的荧光团,综述了近三年次氯酸荧光探针的研究进展及生物应用。     

一种基于菲并咪唑的新型次氯酸荧光探针及细胞成像研究

该文设计并合成了一种基于菲并咪唑的新型次氯酸荧光探针,该探针由商用试剂9,10-菲醌和4-(甲基巯基)苯甲醛通过一步反应生成,只需简单后处理(过滤和水洗)即可得到大量纯品(产率达85%)。由于硫的重原子效应,探针荧光较弱。但在次氯酸存在下,探针分子内的硫原子被氧化成亚砜,重原子效应减弱,同时分子内电荷转移效应(ICT)加强,导致荧光增强。借助高分辨质谱,证明了探针与次氯酸盐的反应机理。在PBS缓冲溶液中(DMF∶H_2O=2∶8,体积比,pH 7.4),探针MPI可定量检测0～100μmol/L范围内的HClO,检出限为0.26μmol/L。该探针对次氯酸具有较高的灵敏性和选择性。更重要的是,MPI具有良好生物相容性和细胞渗透性,可用于活细胞内次氯酸的可视化成像。探针MPI有望为机体内次氯酸的检测与追踪提供一种可靠、有效的方法。     

次氯酸荧光探针的研究进展

次氯酸(HCl O)是生物体内重要的活性氧(ROS)之一,在人类免疫功能系统中扮演着重要的角色,有助于对入侵细菌和病原体进行破坏.然而,过量的次氯酸或次氯酸盐会导致组织损伤和一系列疾病,如动脉硬化、关节炎和癌症等.因此,快速、灵敏、选择性检测生物样品中的HCl O相当重要.近年来,由于具备操作简单、检测限低、低毒性、高灵敏度和高选择性等多种优势,荧光探针方法检测次氯酸的研究得到了快速发展.按照不同的荧光基团综述了近几年HCl O荧光探针的设计、合成与应用进展.     

基于萘酰亚胺的次氯酸荧光探针的合成及细胞成像性能研究

以萘酰亚胺结构为荧光发色团,设计开发了一种含C=C双键的、具有分子内电荷转移(ICT)效应的新型水溶性优化的次氯酸荧光探针3-(2-氰基丙烯酸乙酯基)-4-羟基-N-正丙基-1,8-萘酰亚胺(NAEC).添加次氯酸后,探针分子NAEC中的C=C双键被氧化,生成醛基,探针NAEC原有的ICT效应被破坏,产生荧光信号.经核磁、质谱、荧光发射光谱和UV-Vis吸收光谱对其结构和检测性能进行了研究.结果表明,在pH=7.4的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/磷酸缓冲盐溶液(PBS)(V∶V=1∶19)缓冲体系中,探针NAEC可在10s内完成对次氯酸的检测,荧光分析检测限为2.4nmol/L,斯托克斯位移为100nm;探针NAEC显示出较强的抗干扰性,能在其他活性氧、小分子生物硫醇及常见阴离子等22种干扰物存在下完成次氯酸的专一检测.同时,该探针分子的膜透性与生物相容性良好,具备较好的活体内源性ClO-荧光成像能力,在生物检测及环境监控等领域具有良好的应用前景.     

次氯酸比色荧光探针的研究进展

次氯酸(HClO)和次氯酸钠(NaClO)广泛存在于生命体和环境中,并与生命体的健康或疾病密切相关.近年来,为揭示HClO对生物体的作用及作用机制,已经设计出许多HClO比色荧光探针,这些次氯酸比色荧光探针由于具有灵敏、快速、高选择性、可视化和实时监测等优点而被用于环境或生物体中HClO或ClO-的检测.根据探针对HClO识别机制的不同,将HClO比色荧光探针分为五大类,总结评价近五年来次氯酸比色荧光探针的设计、特征及实际应用.     

活性羰基化合物荧光探针的研究进展

活性羰基化合物一直以来被人们称为致癌物和人类毒物,当其浓度升高时,会导致多种疾病,因此,设计开发用于选择性识别和高灵敏检测生物体内的活性羰基化合物的技术具有十分重要的意义.近年来,荧光探针具有操作简单、灵敏度高、选择性好,响应时间短以及能实现实时检测等优势,在活性羰基化合物及其他活性物种如活性氧、活性氮、次氯酸以及硫醇等物质的检测方面获得了快速发展.鉴于活性羰基化合物荧光探针综述方面的报道很少,从探针分子与待测物之间发生的反应类别进行归纳和总结,概括了甲醛、甲基乙二醛、丙二醛以及丙烯醛等活性羰基化合物的荧光探针,并从设计理念、识别机理以及应用等方面进行了描述,还对活性羰基化合物荧光探针的设计和应用前景提出了展望.     

基于香豆素-肟的次氯酸根探针的设计、合成及荧光成像应用

通过将香豆素的2-位内酯转化为肟基,设计、合成了一种用于基于香豆素-肟类的次氯酸根荧光探针Cou-HC。Cou-HC不仅对次氯酸根表现出快速和高选择性响应的特点,而且探针氧化后的产物不会与生物硫醇等发生反应,从而可以避免生物硫醇对于次氯酸根响应的干扰。细胞成像实验结果表明,探针可以对RAW 264.7细胞中内源性和外源性次氯酸根进行实时成像,初步证明了该探针对生命体系内次氯酸根检测的能力。     

基于苯并噻唑的次氯酸荧光探针的合成及应用

该文以苯并噻唑衍生物和二氨基马来腈为原料,经醛胺缩合制备了一种高选择性的次氯酸(HClO)荧光探针(HADM)。探针HADM在活性氧和活性氮物种的干扰下能对HClO进行快速特异性识别(反应时间<3 s)且具有良好的pH稳定性,同时可以观察到明显的绿色荧光。在优化条件下,探针的荧光强度与HClO的浓度呈良好的线性关系,相关系数R²=0.9969,检测限为2.64×10^-6 mol/L。红外、核磁、质谱以及荧光光谱研究表明,HClO可氧化探针的HC=N键,生成了醛基化合物,发射绿色的荧光。此外,探针还成功应用于可裸眼识别的HClO试纸和复杂水样的加标回收实验。该探针制备简单、响应快、稳定性及特异性强,可作为实际应用中一种有效的次氯酸检测工具。     

荧光增强型次氯酸根传感器及其在细胞成像与自来水检测中的应用（英文）

报道了两个基于香豆素的荧光探针C1和C2,对次氯酸根均表现出快速的荧光增强响应.尤其是,在化合物C2的溶液中加入次氯酸根后,溶液的荧光发射强度增大了85倍,对次氯酸根的检出限低达1.8×10~(-7)mol/L.利用次氯酸根独特的氧化性,化合物C2可实现对次氯酸根的高选择性识别,对其他阴离子及氧化物则几乎无响应.重要的是,化合物C2可穿透细胞膜,用于HeLa细胞中次氯酸根的荧光成像.此外,探针C2还可用于自来水样中次氯酸根的检测.     

检测一氧化碳分子荧光探针的研究进展

一氧化碳(CO)是一种重要的内源性气体递质分子,参与调节生命体的多种生理和病理过程.因此,选择性识别和高灵敏检测生物体内源CO具有十分重要的生物学和医学意义.荧光探针法具有选择性好、灵敏度高、适于高通量筛选,尤其是对生物样品无侵入性损伤,以及可实现实时原位检测等优势,因此,利用荧光探针技术检测细胞、组织和活体内CO浓度的变化是近年来研究热点之一.综述了近十年来CO荧光探针的研究进展,概述了相关荧光探针的设计理念、检测机理及生物应用,探讨了探针的结构和性能之间的关系,展望了CO荧光探针的发展趋势和应用前景.     

有机巯基小分子生物荧光探针研究进展

生命体内许多重要的巯基小分子,如半胱氨酸(Cysteine,Cys)、同型半胱氨酸(Homocysteine,Hcy)和还原谷胱甘肽(Glutathione,GSH)等,在维持生命体系中的氧化还原平衡发挥着重要作用。因此,定量检测和专一性识别巯基生物分子在生物医学研究中具有非常重要的意义。荧光分析法具有操作简便、灵敏度高、选择性好、实时检测以及对生物体损伤小等优点而受到广泛关注。双光子荧光探针技术相对于单光子荧光技术具有长波吸收,短波发射、高度的三维空间选择性、大的穿透深度、避免荧光漂白和光致毒以及降低组织自发荧光干扰等特点,在生命科学领域具有广阔的应用前景。介绍了有机单光子和双光子巯基小分子荧光探针的研究现状,同时展望了有机巯基小分子荧光探针未来的研究方向。     

基于氧杂蒽结构可控官能化的荧光探针研究新进展

荧光分子探针技术在表达分子间识别行为及复杂生命和环境体系的内状态信息方面具有非常优异的性能,氧杂蒽及其衍生物螺连隐色体结构变化伴随的分子荧光变换模型,广泛且深入的应用于构建新型功能光敏探针分子.近年来此类探针的合成设计及功能化调控研究异常活跃,新的突破不断涌现.综述了新近基于氧杂蒽及其衍生物的荧光探针在金属阳离子、pH、阴离子识别检测方面的研究进展,并简要阐释了该类探针分子的构筑,识别检测机理以及探针在生物成像和环境监测等方面的应用.     

基于邻苯二胺氧化反应的生物分子比色/荧光探针

邻苯二胺(OPD)易被多种氧化剂氧化生成黄色荧光物质2, 3-二氨基吩嗪(OPDox),这一独特响应机制为反应型比色/荧光探针的设计提供了思路。基于OPD氧化反应的比色/荧光探针已被广泛应用于金属离子和有机小分子的检测中。近年来,由于该类探针灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强,在对细胞和组织内生物分子的识别方面备受青睐。本文综述了近年来(2014~2021年)基于OPD氧化反应的比色/荧光探针对生物硫醇、活性氧、尿酸、酶、抗原等重要生物分子检测的研究进展,并对此类探针的应用问题和发展前景进行了评述。     

基于氢化吡啶辅助氨基氧化策略的次氯酸根荧光探针的设计、合成及其性能研究

以喹啉作为荧光团,乙烯延展并在芳氨基邻位构建氢化吡啶基作为识别位点,巧妙设计并合成了一种新颖的检测次氯酸根离子的荧光探针A4.光谱实验研究表明,该荧光探针对于次氯酸盐具有很高的选择性、极强的灵敏度(响应时间1.6 s)以及低检测限(77.8 nmol/L).探针A4和次氯酸盐反应后,紫外吸收光谱在421 nm处的吸收峰蓝移,溶液颜色由黄色变成无色;荧光发射光谱在642nm处最大发射峰淬灭,荧光颜色由橙红色变成无荧光.通过光谱比较以及质谱分析,确认了该探针识别机理为次氯酸根诱导氨基氧化亚硝基并伴随氢化吡啶转化为吡啶.进一步,将负载荧光探针A4的试纸条成功应用于次氯酸盐的检测.此外,考察了该探针随水含量的增加发生明显的荧光淬灭现象(ACQ).     

生物硫醇荧光探针的研究进展

生物硫醇(包含半胱氨酸、高半胱氨酸和谷胱甘肽)在生命活动中扮演了重要的角色,其浓度的异常变化与某些疾病息息相关,因此对硫醇的检测具有重要意义.荧光探针因具有灵敏度高、时空分辨率好、无损伤、可视化等优势,在生物硫醇的检测方面得到了高度重视.利用硫醇在分子结构上的共同点(含巯基的氨基酸)和差异(分子大小、亲核性、空间位阻、细胞内含量),可通过迈克尔加成、亲核芳基取代、加成环化等反应实现对硫醇的选择性检测.综述了近3年来硫醇荧光探针领域的研究进展.首先介绍了对硫醇有选择性识别的荧光探针,随后分类讨论了对半胱氨酸、高半胱氨酸和谷胱甘肽各具有特异性检测的荧光探针,并重点介绍了分子设计、识别机理、荧光性质和成像应用,初步探讨了部分探针在监测细胞生命活动中的作用,同时还对本领域的发展提出了展望.     

有机小分子荧光探针对甲醛的识别及其应用

甲醛不仅用作工业化学品,也是调节人体生理活动的必要代谢产物。但是,人体从外环境过量的摄入甲醛或者内环境甲醛代谢的不平衡,会造成器官癌变和老年痴呆等重大疾病。有机小分子荧光探针以其高灵敏度、高选择性、可视化和原位检测等特点,使其在生物体内外甲醛检测和生物成像领域具有应用优势,同时也为实际产品中甲醛的痕量检测提供一种新方法。近五年来,甲醛荧光探针得到了快速的发展。本文主要从甲醛荧光探针的反应类型、生物体中甲醛的荧光成像以及在实际样品(商品)检测应用三个方面,介绍有机小分子荧光探针对甲醛的识别和应用。最后总结指出,不同类型的有机小分子荧光探针在不断开发、结构优化和光学性能提升及满足辅助生物医学方向长期性研究的同时,也能拓展应用范围,达到短期内对实际产品中甲醛快速(原位)检测的目的。     

新型杂化Fe(Ⅲ)荧光探针的合成及性质研究

本文设计并合成了一种新型香豆素-苯并咪唑荧光探针(HF-1)并将其应用于Fe(Ⅲ)检测,其结构用IR、~1H NMR、MS等方法进行了表征。探针HF-1以香豆素为荧光团并引入氮原子和氧原子作为识别基团以达到良好的检测效果。Fe(Ⅲ)与识别基团络合后,HF-1表现出猝灭型的检测效果,并能在短时间内对Fe(Ⅲ)表现出高选择性和高灵敏度地识别。另外探针HF-1合成路线简便、成本低、产率高,可实现对生物体内和环境中Fe(Ⅲ)的快速检测。     

高选择性半胱氨酸荧光探针的合成及生物成像

生物巯基分子在人体生理和病理过程中发挥着重要作用。因此,专一性识别生物巯基分子在生命科学领域具有非常重要的应用价值。我们利用醛基作为巯基识别基团进行成环反应,合成了一种新型的荧光增强型半胱氨酸(Cys)荧光探针,其结构用核磁共振氢谱、质谱以及红外光谱进行表征。该探针分子具有合成简单、选择性好、光稳定性好等优点,本身无色,无荧光,与Cys作用后,紫外吸收光谱蓝移约15nm,荧光强度增强105倍,荧光颜色由无色变为深蓝色,可实现裸眼观测且能进行活细胞成像。     

检测硫化氢分子的荧光探针

硫化氢（H₂S）是继一氧化碳和一氧化氮之后,第三种可在生命体内发挥生理作用的内源性气体信号分子。该气体分子在心血管和神经系统中担负着重要的生理病理调节作用。因此,选择性识别和高灵敏检测生物体内的H₂S具有十分重要的生物医学意义。在生物检测技术手段中,荧光探针法具有选择性好、灵敏度高、对生物样品损伤小以及可实现实时原位检测等独特的优势,故应用荧光探针法检测细胞内H₂S浓度的变化是近年来研究热点之一。本文依据荧光探针与H₂S之间的化学反应类型,将近三年来所研发的H₂S荧光探针按照其母体荧光团进行分类和总结,综述了H₂S荧光探针的研究进展,概述了相关荧光探针的设计理念、检测机理及生物应用,探讨了探针的结构和性能之间的关系,最后展望了H₂S荧光探针的发展趋势和应用前景。