双光子荧光探针

荧光探针作为研究生物系统必不可少的工具,借助双光子显微成像可以直观便捷地对生物活性化合物或生物功能客体成分进行实时动态三维观测与监控。近十年来发展的双光子激发荧光探针,较单光子荧光探针具有显著的优点,如高分辨率、高清晰度、高灵敏度、无光漂白、无光致毒、定靶激发、高横向与纵向分辨率、低的生物组织吸光系数及低的组织自发荧光干扰等。本文综述了近七年来的双光子阳离子探针、双光子阴离子探针、双光子SO_2探针、双光子pH探针、双光子核酸探针、双光子半胱氨酸探针、双光子活性氧探针、双光子磷酸探针、双光子CO探针、双光子Alph-细胞探针、双光子CYP1A酶探针、双光子极性、黏度与温度探针的结构特性及其在生物成像方面的应用。双光子荧光探针已被广泛应用于临床诊断、疾病监测和药物筛选上,这推动了生物化学、医学和生命研究的发展。     

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。     

金属配合物在双光子荧光探针中的应用研究

金属配合物因其优异的光物理性质,如配位结构可调、好的光稳定性、大的斯托克位移、高的荧光量子产率与长的荧光寿命等, 在生物成像、分子探针、医学影像等领域中备受关注。与单光子吸收相比,双光子吸收的金属配合物因其具有更加优秀的深度分辨率以及低光损伤性等优点,近些年被广泛应用于生物分子的荧光探针和细胞器染料等。本文综述了近年来具有双光子吸收的金属配合物对生物分子(如pH、O₂、HClO、NO、SO₂、GSH、DNA等)的响应检测用于疾病的诊断,以及作为细胞器(如线粒体、溶酶体、脂滴、细胞核等)染料探针用于细胞内动态行为和演化过程的实时示踪研究。最后,针对金属配合物在生物分子探针以及细胞器染料等方面的应用前景进行了分析和探讨。     

负载型贵金属催化剂Pd(Pt)/A1_2O_3的硫中毒机理

以CO和吡啶为分子探针,用红外分光光度计对用于合成尿素工业消除CO_2原料气中微量氢气的Pd(Pt)/Al_2O_3催化剂进行了表征。结果表明,负价硫(S~(2-),S_2~(2-)是使催化剂失活的直接原因,而高价硫(SO_4~(2-),Al_2O_3-SO_3-H_2O)是失活的最终原因。     

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.     

双光子荧光探针

双光子吸收是指在强光激发下,介质分子同时吸收两个光子,从基态跃迁到两倍光子能量的激发态的过程。荧光显微成像是研究活体生物的重要工具,而最通常的细胞成像方法则是使用单光子激发荧光团的单光子显微成像。近红外光源激发的双光子荧光探针克服了单光子荧光探针的光漂白与光致毒而更适于生物检测与成像,为生命科学研究提供了更为锐利的工具。双光子荧光探针的作用机理包括分子内电荷迁移(ICT)、荧光共振能量迁移(FRET)、光诱导电子迁移(PET)与基团转换(GC) 4种方式。该文综述了双光子阳离子探针(Mg²⁺, Ca²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Ag⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Na⁺, Cr³⁺)、双光子阴离子探针(F^-)、pH探针、双光子葡萄糖示踪器、双光子脂筏探针、双光子巯基探针、双光子半胱氨酸探针和双光子生物标记探针,以及双光子荧光探针在生物成像方面的应用,展望了双光子荧光探针的发展趋势与应用前景。     

用于一氧化氮检测的小分子荧光探针研究进展

生物小分子NO以其重要的生理学和病理学作用受到科学家们的广泛关注。高选择性、高灵敏度、低毒性NO分子荧光探针的设计和开发,在环境检测、食品安全及人体内NO检测等领域具有重要意义。本文以小分子荧光探针对NO的识别机制为主线,从唑环的形成、螺内酰胺开环、还原脱氨、二氢吡啶的芳构化、NO与金属络合物的反应、与非金属Se的反应和亚硝胺的形成出发,综述了近年来NO小分子荧光探针的研究进展。对NO探针设计及其识别性能研究方面的工作进行了总结,并讨论了NO荧光探针今后的设计思路和重点研究方向。     

用于活体和细胞内SO_2衍生物检测的线粒体靶向双光子磷光铱(Ⅲ)配合物（英文）

暴露于高剂量的二氧化硫(SO_2)及其衍生物(SO_3~(2-)和HSO_3~-)会导致血管疾病甚至肺癌发生。双光子磷光成像显微术(TPPIM)和双光子磷光寿命成像显微术(TPPLIM)具有良好的时空分辨能力、抗光漂白、抗自体荧光以及较强组织穿透性等优点,可以实现SO_2衍生物在生物样品中实时检测。得益于铱配合物的长磷光寿命(～110 ns)和线粒体靶向特性,本文报道了首例基于TPPLIM技术的SO_2衍生物检测探针Ir-EA。Ir-EA对水溶液中的亚硫酸氢盐表现出高特异性和灵敏性的识别能力(69倍磷光增强,10倍亚硫酸氢盐)和较低的检测限(65 nmol·L~(-1))。更为重要的是,Ir-EA对活细胞和斑马鱼的线粒体中SO_2衍生物表现出良好的成像效果。     

用于细胞成像的双氰基二苯代乙烯衍生物双光子荧光银离子探针

双光子荧光显微成像兼具诸如近红外激发、暗场成像、避免荧光漂白和光致毒、定靶激发、高横向分辨率与纵向分辨率、降低生物组织吸光系数及降低组织自发荧光干扰等特点,显著地优于单光子荧光显微成像,为生命科学研究提供了更为便利的工具.因此双光子荧光探针适合于生物检测与成像.制备了衍生于二苯代乙烯的双光子荧光银离子探针,此探针以拥有异常大的双光子吸收截面(6TPA)的4-甲基-2,5-二氰基-4'-氨基二苯乙烯(DCS)作为双光子荧光母体,以6-芳基-3,9-二硫-6-氮杂癸烷(TAU)为Ag+配体.探针显示了大的δTPA(在MeCN中,950 GM)、对银离子有高的灵敏性与选择性、强的双光子荧光(790 nm激光激发时).探针的络合常数为IgK=5.76±0.05.探针能选择性地检测和成像活细胞中的游离Ag+,可用于细胞中微量Ag+的分析检测与成像.此探针为开发理想的双光子荧光探针提供了可供借鉴的平台.     

双光子荧光探针在生物传感中的应用

荧光探针由于其灵敏度高、选择性好等优势已经成为研究复杂生物系统的有力工具。和单光子荧光探针相比,双光子荧光探针由于其激发光源较大的穿透深度、低的组织自发荧光干扰以及较好的空间选择性在生物传感中发挥着不可替代的重要作用。在本篇综述中,我们从双光子荧光探针的设计原理出发,系统全面地介绍了双光子荧光探针在金属离子、细胞微环境、活性物质(包含活性氧、活性氮、活性硫)、酶和亚细胞器(线粒体、溶酶体)等检测中的应用研究。在此之后,展望了有机双光子荧光探针在开发和应用方面尚待科学界解决的关键机遇和挑战。     

细胞器靶向型气体信号分子荧光探针的研究进展

NO、CO和H2S是细胞内重要的内源性气体信号分子,他们不仅在血管舒张、神经传递和免疫应答等生理过程中发挥重要作用,还与肿瘤、高血压、糖尿病和阿尔茨海默症等多种疾病密切相关.基于有机小分子荧光探针的荧光成像分析法具有灵敏度高、选择性好、操作简便、时空分辨率强和原位实时等特点,是细胞内气体信号分子检测的重要方法,而细胞器...     

生物小分子巯基化合物荧光探针研究进展

细胞内的小分子巯基化合物在诸多生理过程中扮演重要角色.分子荧光探针具有灵敏度高、选择性好、生物相容性好、实时原位监测等优点.因此,构建可以选择性检测巯基化合物的荧光探针具有重要的生物学和医学意义.根据荧光探针与巯基化合物的反应类型总结了近几年来小分子巯基化合物荧光探针的设计策略和研究进展.     

小分子的活化

小分子的活化是当前金属有机化学中发展得最快的研究领域。一些简单的小分子,如N_2、CO、CO_2、O_2、H_2、CH_4、SO_2、NO_2、NO、烯烃、炔烃、腈等,在一定条件下通过和过渡金属配位而获得活化,从而可以进行插入、氧化加成、还原消除等一系列基元反应,使许多常规有机合成难以实现的反应,通过配位和活化而易     

高通量微孔板DAMBO-P~H荧光检测一氧化氮

一氧化氮(NO)是生物体内的一种重要生物信号传导分子,广泛参与生物体内多种生理及病理过程.为建立快速高效、准确检测生物体释放NO的分析方法,本文选用高灵敏度、高选择性的NO特异性荧光探针8-(3,4-diaminophenyl)-2,6-bis(2-carboxyethyl)-4,4-difluoro-1,3,5,7-tetramethyl-4- bora-3a,4a-diaza-s-indacene (DAMBO-P~H),激发波长和发射波长分别为520 nm和535 nm,以高通量微孔板(384孔)作为实验工具载体.该方法荧光强度与NO浓度在8.0×10~(-10)～8.0×10~(-7) mol·~(-1)范围内呈良好线性关系,R=0.9989,检出限为0.18 nmol·~(-1),回收率为98%～102%.该方法应用于多种生物样品中释放NO的分析检测,结果令人满意.     

1,8-萘酰亚胺类荧光探针在双光子成像中应用的研究进展

荧光成像技术由于其灵敏度高、操作简单、可实时动态进行细胞、组织以及生物活体成像而受到极大关注,相对于单光子荧光成像技术,双光子成像技术具有高分辨率、强组织穿透性以及低的组织自发荧光干扰等显著的优越性.1,8-萘酰亚胺作为典型的电子供体-π-电子受体(D-π-A)双光子荧光染料,具有光稳定性、大斯托克斯/反斯托克斯位移等优点被广泛应用于酶、活性碳簇、活性氧簇、活性氮簇、生物硫醇、离子等的双光子成像中.依据1,8-萘酰亚胺类荧光探针发光机制,即分子内电荷转移、光诱导电子转移、荧光共振能量转移等发光机制,综述1,8-萘酰亚胺近些年来在双光子成像领域中的应用,并展望了其未来的发展趋势.     

一氧化碳有机荧光探针和光控释放剂研究进展

一氧化碳(CO)是人体内重要的气体信号分子, 在多种重要的生理病理代谢活动中起着关键性的调控作用, 被认为是具有广泛医学应用前景的药物活性分子. CO生理学效应与其浓度、空间分布密切相关. 因此, 生物体内特异检测CO以及可控性供给CO对于充分理解并有效利用其生理病理功能具有十分重要的意义. 荧光检测和光控释放因其无侵入性、时空可控等优势被广泛地运用于细胞、组织及活体内生物活性小分子的示踪和运输. 鉴于此, 本综述总结了近年来CO有机荧光探针和光控释放剂的研究进展, 着重阐述了其识别机理、释放机制和生物应用, 并展望了CO荧光探针和光控释放剂的发展趋势和应用前景.     

检测活性硫物种小分子荧光探针的研究进展

总结了近两年来检测生物硫醇、H_2S以及SO_2衍生物荧光探针的研究现状,着重讨论了探针设计的传感机制、传感性能和生物应用方面的特征。检测生物硫醇方面,主要介绍了涉及多反应位点的多通道探针用于区分谷胱甘肽(GSH)、半胱氨酸(Cys)和同型半胱氨酸(Hcy);检测H_2S方面,重点介绍了基于叠氮基还原和亲核反应这两种机制设计的探针;检测SO_2衍生物方面,主要总结了根据迈克尔加成法和醛的加成机制设计的探针。这为构建新型荧光探针以研究活性硫物种的生理和病理作用奠定了基础。     

一种基于铜配合物的高灵敏硫化氢荧光探针

作为继NO和CO之后的第三个气体信号分子,硫化氢在生物体内具有许多重要的生理功能,因此发展灵敏度高、选择性好的硫化氢荧光探针以实现其实时跟踪和检测成为研究的热点。本文利用NBD荧光配体构建了一个基于其铜配合物的硫化氢荧光探针。铜离子的荧光猝灭作用使得该配合物探针的荧光很弱,而Na2S(硫化氢供体)的加入可显著增强其荧光。研究表明其他阴离子对配合物探针的荧光影响很小,共存时也不会干扰探针对硫化氢的增强响应。研究认为S2-对铜离子(Cu2+)的高亲和能力促使配合物脱铜可能是其实现荧光增强识别的机制。该探针在1～20μmol·L-1的范围内对H2S具有线性响应能力,而且检测限可达到0.2μmol·L-1,是目前检测限较低的少数探针之一。     

超声吸附制备均匀分散在SBA-15的S_2O_8~(2–)-Fe_2O_3纳米粒子:增强S_2O_8~(2–)-Fe_2O_3本体催化活性（英文）

摘要:酸催化剂在化学反应和化工生产中具有重要的作用.传统无机酸,如H_2SO_4,H_3PO_4和对甲苯磺酸等具有较高的催化活性,但是存在污染大、设备腐蚀严重以及催化剂不能重复使用等问题.固体酸具有酸性强、易分离、环境友好以及稳定性和重复使用性好等特点因而近年来越来越引起人们的关注.其中,SO_4~(2-)-M_xO_y固体超强酸(如SO_4~(2-)-Zr O_2,SO_4~(2-)-Ti O_2和SO_4~(2-)-Sn O_2等)因具有很好的催化性能而备受关注.相比SO_4~(2-)-M_xO_y,S_2O_8~(2-)-M_xO_y具有更强的酸性和稳定性而成为研究的重点.如何克服固体超强酸本体的低比表面积和孔容,增加其比表面积和催化活性是固体超强酸研究的热点.超声吸附法可保证所制介孔固体酸活性组分均匀分散,以及大的比表面积和更多的酸性位点.因此采用超声吸附法制备了一种新型介孔固体酸S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15.相比S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3本体、B酸和文献报道催化剂,负载30%Fe_2O_3的S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15在环氧苯乙烷甲醇醇解的探针反应中显示出很高的催化活性,反应收率为100%.S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3纳米粒子的纳米效应和SBA-15介孔结构的协同作用使S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15具有高催化活性.相比S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3本体,采用超声分散技术制备的S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15固体超强酸具有典型的介孔结构、大的比表面积和孔容,并且表面富含酸性位点.并且吡啶红外分析S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15表面富含L酸和B酸.环氧苯乙烷甲醇醇解探针反应表明,Fe_2O_3负载量为30%时,S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15的催化活性最高,优于S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3本体和已报道的布朗酸和路易斯酸等催化剂,将醇底物拓展(ROHs,R=C_2H_5-C_4H_9),S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15的催化活性也优于S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3本体.同时,S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15具有很好的重复使用性能,连续使用七次,反应收率在84.1%以上.总之,具有高催化活性、好的稳定性和经济性的S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15具有广阔的应用前景.     

小分子生物硫醇荧光探针研究进展

半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)和还原型谷胱甘肽(GSH)等小分子生物硫醇在人的生理活动中起着重要作用.近年来,生物和环境样品中小分子生物硫醇的检测引起科学家们极大的兴趣,生物硫醇荧光探针和比色传感器得到快速发展.根据探针与生物硫醇的反应机理,包括利用小分子生物硫醇中巯基与探针反应、巯基和氨基协同与探针反应,综述两年来生物硫醇小分子荧光探针的设计、合成与应用进展.