高亮度近红外荧光染料研究进展

近红外光(650～1700nm)在生物成像中具有组织穿透深度大、受生物体自身荧光干扰小和对生物体光损伤小等优点.因此,近红外染料已成为生物成像新的研究热点.近红外荧光染料较窄的能量带隙使激发态非辐射跃迁几率增大,导致荧光强度大幅降低.同时较长的共轭疏水骨架及强大的分子电荷转移能力,使他们容易与外部分子交互,从而加剧非辐射能量损耗增加,致使荧光强度降低.为了获取高亮度近红外荧光染料,研究人员针对近红外染料做了很多改进和修饰.从荧光染料的结构-性质关系角度,综述了目前主流的高亮度近红外染料的发展情况,希望能为发展高亮度近红外荧光染料提供帮助和指导.     

近红外二区荧光探针在生物成像领域的研究进展

荧光技术具有操作简便、分辨率高且可实现实时成像等特点,已被广泛应用于生物医学检测和成像领域,其中,近红外二区荧光染料(NIR-Ⅱ,10001700 nm)由于其发射波长较长,光散射和组织自发荧光干扰较少,在生物组织成像中具有更高的时空分辨率和更深的成像深度。 本文主要介绍了基于近红外二区荧光探针的设计原理及其在生物成像领域的研究现状,并对其发展作了进一步展望。     

基于硅杂蒽类染料的荧光探针及其应用

近年来,荧光成像技术为人们研究活体细胞及组织内的化学生物学过程提供了有效的研究工具,可以无损、实时、原位地以高时空分辨率实现对目标物进行生物荧光成像与分析。荧光成像技术在生物学、环境监测、临床诊断和药物发现等诸多研究领域发挥着越来越重要的作用。生物荧光成像技术的最新进展对发展新型小分子荧光染料及探针提出了更高的要求。激发和发射波长位于近红外光区（600~900 nm）的荧光染料及探针由于具有光毒性低、生物分子自发荧光干扰小、光散射低、组织穿透能力强等优点,非常适合用于生物荧光成像领域。通过将罗丹明分子中O桥原子用Si代替,得到了一类新型的探针分子--硅杂蒽类荧光探针。这类染料分子在保留了氧杂蒽荧光染料优越的光学性质的同时,光谱发生明显红移,满足了近红外荧光检测的要求,具有良好的生物相容性。本文综述了近年来基于硅杂蒽及其衍生物荧光探针的合成及在金属离子、pH值、小分子、生物酶等检测方面的研究进展,并且简要阐述了基于硅杂蒽类探针分子的识别检测机理以及其在生物成像等方面的应用。     

新型有机荧光染料的设计、合成及在荧光成像中的应用

随着生命科学的发展,人们希望能够获得分子或离子生物学功能的直观信息,因此各种成像技术得以迅速发展.荧光成像以其非破坏性、灵敏度高、选择性好等优点,一直是人们关注的焦点.而荧光成像的发展受到荧光染料性质的制约,因此开发性能优异的荧光染料,特别是近红外荧光染料,是化学生物学一个重要的研究方向. 本论文以常用的荧光染料香豆素和罗丹明为基本单元,根据染料设计的基本原理,设计合成了几种新型的荧光染料,覆盖了从蓝绿到近红外的光谱范围,并将其成功应用于活细胞成像,这对生物学的研究有着重要的理论意义和实际应用价值.     

主族元素取代的罗丹明近红外荧光染料探针

近红外荧光染料探针因其信噪比高、组织穿透力强、对生物样品光损伤小等优势,在生物荧光成像领域备受瞩目.主族元素取代的罗丹明染料探针,不仅具有生物样品适用的近红外光谱性质,同时还保留了传统罗丹明的诸多优点,其中以硅原子取代的罗丹明分子中的氧原子而形成的硅基罗丹明染料探针最为突出.基于其优越的近红外光化学性质,硅基罗丹明染料探针已经广泛应用于生物样品的荧光识别成像.主族元素取代的罗丹明近红外荧光染料探针的发展,丰富了荧光染料探针的种类和数量,拓展了荧光染料探针的应用.本文综述了近年来主族元素取代的罗丹明染料的发展,主要探讨了探针的设计思路、荧光信号调控机制及其近红外成像应用.     

近红外荧光探针及其在生物分析中的应用进展

本文评述了自1999年以来近红外荧光探针和标记试剂及其在生物分析中的应用进展。包括:菁染料、噻嗪和噁嗪染料、含四吡咯基团染料(酞菁和卟啉)、罗丹明类、BODIPY、稀土离子配合物和量子点等。描述了它们在荧光测定和毛细管分离荧光检测以及免疫荧光分析方面的应用。引用文献75篇。     

吲哚七甲川类荧光探针在生物体应用的研究现状

菁染料是一种商品化的近红外荧光染料, 其光谱范围位于近红外区域, 此光谱区域内生物基体光吸收或荧光强度较小, 因此利用菁染料对生物体进行成像, 可以降低背景干扰. 吲哚七甲川菁染料是一类具有代表性的菁染料, 其由吲哚杂环、七甲川链和N-取代基侧链组成, 由于具有溶解性好, 最大吸收波长可调, 摩尔消光系数大等优良的光学性质, 被广泛用于肿瘤靶向治疗、蛋白标记、痕量金属离子检测等生物方面. 以吲哚七甲川为母体, 通过向母体中引入活性基团或改变它们的结构, 使探针具有不同的功能, 这已成为生物领域荧光成像的研究热点. 分别从检测金属阳离子、pH变化、小分子和靶向标记肿瘤细胞、蛋白质等方面综述了近年来用于生物体荧光成像的吲哚七甲川类荧光探针的研究进展, 其中也对荧光探针在生物体内(模型)分布、光学成像及代谢方面进行了介绍, 最后讨论了这类荧光探针存在的问题及发展趋势.     

吲哚菁绿在生物成像与医学工程中的应用进展

吲哚菁绿(ICG)是一种阳离子型花菁类染料,具有毒性低、亲和力高、荧光发射位于近红外区等优点。因此,作为一种可临床使用的近红外有机荧光染料,其已被广泛应用于生物成像、疾病诊断等领域。本文从吲哚菁绿的临床应用和肿瘤诊断治疗展开论述,通过实例全面介绍ICG的相关信息。     

基于抑制扭转的分子内电荷转移(TICT)提升有机小分子荧光染料亮度及光稳定性※

有机小分子荧光染料研究已有170余年历史, 其结构和性能随着合成方法和应用需求的发展而不断革新, 已被广泛应用于荧光标记、探针和生物成像中. 近年来发展起来的超分辨荧光成像技术对有机小分子荧光染料的亮度、稳定性和开关性能等均提出了更高的要求, 这为染料发展带来了新的机遇. 当前, 化学工作者也将更多精力聚焦在染料结构改造提升有机小分子荧光染料的亮度与光稳定性. 激发态扭转的分子内电荷转移(TICT)是有机小分子荧光染料中主要的非辐射衰减途径之一. 因而, 抑制TICT能够很好地提升染料的亮度和光稳定性, 并成为目前针对超分辨成像技术发展高亮度和光稳定性的有机小分子荧光染料的主要方法. 本综述首先简要回顾了TICT的机制和发展过程, 而后重点介绍近些年通过抑制TICT策略来提升不同结构有机小分子荧光染料光谱性能方面的进展.     

近红外稀土荧光在功能材料领域的研究进展

稀土近红外荧光材料具有特征发射峰尖锐、光稳定性好和毒性低等特点。近年来,稀土近红外荧光材料在光纤通讯、激光系统、生物分析传感器及生物成像等方面的应用价值日渐突显,引起了研究者们的极大关注。特别是稀土近红外荧光材料已发展成一种新兴的荧光标记材料,并有希望替代有机染料和量子点应用于生物分析和医学成像。基于稀土近红外发光的荧光探针具有低自荧光背景、宽斯托克斯位移、强抑制光漂白、深层穿透组织和短暂分辨的优势,有潜力成为高灵敏度、高选择性的检测手段。利用稀土离子制备的各种荧光材料,如上转换纳米晶、介孔材料、脂基胶体、离子液体、离子胶体、金属有机框架等,由于荧光敏化机理不同,其近红外荧光性能也各有千秋。然而,稀土近红外荧光的真正挑战仍是提高近红外发光的量子效率。本文结合近红外荧光领域的最新进展,综述了不同的稀土近红外荧光设计思路,介绍了各种近红外稀土荧光功能材料,阐述了稀土离子在近红外荧光功能材料中的优势,并展望了稀土近红外荧光材料的发展前景。     

II-VI族半导体荧光纳米微粒及复合荧光微球的制备及应用

本文简单介绍了半导体荧光纳米微粒（又称量子点）的基本概念和荧光性质，评述了II－VI族半导体荧光纳米微粒（NCs）的制备和性质研究进展，尤其对基于荧光纳米微粒的复合荧光微球的制备、性质及改进方法进行了详细的讨论，指出目前存在问题和发展方向。     

Rhodamine-inspired far-red to near-infrared dyes and their application as fluorescence probes

Probes to dye for: Rhodamine-inspired Si-pyronine, Si-rhodamine, Te-rhodamine, and Changsha NIR dyes have been developed recently. These dyes show fluorescence in the far-red to near-infrared region, while retaining the advantages of the original rhodamines, such as high fluorescence quantum yield, tolerance to photobleaching, good water solubility, and exhibit great potential for biological application.     

键合香豆素席夫碱基的杯[4]芳烃的合成及其对金属离子的荧光识别作用

通过5,17-二氨基杯[4]芳烃衍生物与7-羟基-8-甲酰基-4-甲基香豆素缩合,得到了一种以亚胺基团为离子载体、香豆素为荧光基团的新型杯芳烃荧光识别试剂。 采用IR、1H NMR、13C NMR和MS测试技术表征了合成化合物的结构。 通过紫外光谱和荧光光谱,研究了其对过渡金属和重金属离子的识别性能。 结果表明,该化合物对Fe3+和Cr3+离子具有选择识别能力,与Fe3+和Cr3+配合的化学计量比为1∶1,配合生成常数分别为4.1×105和1.07×105 L/mol。     

一种检测亚硫酸氢根的苯并咪唑类荧光增强型探针及其实际应用

合成和表征了一种用于检测HSO3^-的苯并咪唑类荧光增强型探针(FP1)。结果表明:FP1对HSO3^-表现出了明显的荧光关-开响应,具有高的选择性和灵敏度,且抗干扰能力强,响应时间短(2 min)。FP1的荧光强度与HSO3^-的浓度在1.2~8.1μmol·L^-1的范围内呈线性关系,其对HSO3^-的检出限为0.14μmol·L^-1。此外,FP1能用于实际样品中HSO3^-的检测,回收率良好,它还可应用于HeLa活细胞中对HSO3&-进行荧光成像。     

荧光分子开关的合成与性能测定综合实验教学设计

设计合成了含有酚羟基的BODIPY基荧光探针分子1,通过紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱和氢谱核磁滴定手段研究了探针分子1的阴离子识别与传感性能。研究发现探针分子1可以通过氢键作用选择性键合氟离子,而1-F-复合物可以作为硫酸氢根离子的关-开型荧光探针。探针分子1还可以进一步发展为氟离子和硫酸氢根离子调控的荧光分子开关。结合课堂教学和拓展阅读,使学生进一步了解了荧光分子开关的知识,培养了学生科研兴趣。     

表面活性剂对共轭聚合物荧光性质及电荷转移的影响

探讨了表面活性剂存在下, 水溶性阴离子共轭聚合物聚[5-甲氧基-2-(3-磺酰化丙氧基)-1,4-苯撑乙烯](简写为MPS-PPV)的微环境变化对荧光性质及电荷转移的影响. 结果表明, 阳离子表面活性剂及非离子表面活性剂使MPS-PPV荧光增强, 阴离子表面活性剂使其荧光先增强后减弱; 在MPS-PPV/表面活性剂体系中加入电子接受体Pd^2＋, 发现非离子表面活性剂体系的荧光猝灭效率提高, 阴离子及阳离子表面活性剂体系荧光猝灭效率下降. 此研究对研制基于阴离子共聚物的新型生物化学传感器具有一定的指导意义.     

The LB Films of Dansyl Chloride Labeled Octadecylamine and Its Fluorescence Lifetime

IntroductionFluorescent probe labeling 1, 2, microchip and LB (Langmuir-Blodgett) films of DNA and proteins3 are important in molecular electronic and biotechnological applications such as information processing and molecular recognition. As an imitated and simplified model of above complex cases, here we prepare the LB films of dansyl chloride (5-dimethylaminonaphthalene-1-sulfonyl chloride, denoted as DNS) labeled octadecyl amine (AM). A molecule based naphthalene sulfonate is well kno…     

Syntheses of Aladan and [Ald^6]loloatin C and Study on Their Fluorescent Properties

Aladan {β-[6＇-（N,N-dimethyl）amino-2＇-naphthoyl]alanine} and aladan-containing cyclodecapeptide [Ald^6]loloatin C were synthesized. The properties of their fluorescent behaviours both in aqueous buffer and micelles created by sodium dodecylsulfate （SDS） and dodecylphosphorylcholine （DPC） were further investigated. It was found that in either of micelle systems, [Ald^6]loloatin C possesses red-shift emission maximum wavelength and higher quantum yield. This property could be useful in the research of peptide-cell membrane interaction.     

Syntheses of Aladan and [Ald~6](?)oloatin C and Study on Their Fluorescent Properties

Aladan{β-[6'-(N,N-dimethyl)amino-2'-naphthoyl]alanine}and aladan-containing cyclodecapeptide[Ald~6]-loloatin C were synthesized.The properties of their fluorescent behaviours both in aqueous buffer and micelles cre-ated by sodium dodecylsulfate(SDS)and dodecylphosphorylcholine(DPC)were further investigated.It was foundthat in either of micelle systems,[Ald~6]loloatin C possesses red-shift emission maximum wavelength and higherquantum yield.This property could be useful in the research of peptide-cell membrane interaction.     

Highly Sensitive and Selective Fluorometric/Electrochemical Dual‐Channel Sensors for TNT and DNT Explosives

A novel electro‐active compound, TCAC , is synthesized and its electrochemical polymerized film is used to detect 2,4,6‐trinitrotoluene (TNT) and 2,4‐dinitrotoluene (DNT) explosives through a fluorometric/electrochemical dual‐channel sensor with high sensitivity and selectivity. In particular, the electrochemical sensor for the analysis of TNT had an enhanced sensitivity of 0.5 μM . The detection limit of the sensor was calculated to be 15 nM .