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。     

识别次氯酸的荧光探针

机体内的次氯酸(HClO)是由过氧化氢和氯离子在髓过氧化物酶(MPO)催化作用下产生。由于其在细胞的分化、迁移、传导和免疫等生理过程中起着非常重要的调控作用,因此对次氯酸的识别与检测有着非常重要的意义。荧光探针法具有灵敏度高、选择性好、检测限低、响应时间短、可视化检测和原位无损等优点,引起了科研工作者利用该方法对机体内次氯酸的研究兴趣。本文基于荧光探针与次氯酸的识别机制,主要综述了近三年用来识别次氯酸荧光探针研究进展。讨论了次氯酸荧光探针的设计策略、响应模式以及生物应用,并对次氯酸荧光探针的发展方向以及生物应用进行了展望。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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.     

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.     

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.     

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.     

选择性生物小分子硫醇荧光探针的研究进展

谷胱甘肽(GSH)、半胱氨酸(Cys)和高半胱氨酸(Hcy)作为生物体内含量较高的生物硫醇,在生物系统中起着重要作用。近年来,生物与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。同时,作为更加精确的检测手段,选择性生物硫醇荧光探针的研究也得到了极大的关注。本文根据选择性生物硫醇荧光探针与生物硫醇的反应机理:醛基环化反应、丙烯酸酯加成环化反应、自然的化学连接反应、芳环取代重排反应和亲核加成-亲核取代反应,综述了近年来选择生物硫醇荧光探针的设计、合成与应用进展。     

一种罗丹明类次氯酸荧光探针的合成与分析应用

通过一步反应合成了一种次氯酸(HOCl)荧光探针罗丹明6G酰肼,利用核磁和质谱对探针结构进行表征,并研究了其检测HOCl的荧光性能。实验结果表明,探针对HOCl的荧光分析具有高的灵敏性和选择性。利用不可逆的氧化还原反应,探针在中性溶液中快速产生与HOCl浓度呈线性比例的荧光增强信号,检测的线性范围为2~400μmol/L,检出限为0.06μmol/L,其他常见活性氧物种对检测影响小。探针能检测自来水中HOCl的含量,并在HeLa活细胞中实现了HOCl的荧光成像。     

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.     

一种基于喹唑啉酮衍生物的荧光探针对次氯酸根离子的识别

次氯酸根(ClO~-)在人体免疫系统中发挥着重要的作用,其识别与检测备受关注。本文设计合成了一种含有喹唑啉酮骨架的腙型荧光探针(HEMQ),并通过~1H NMR、~(13)C NMR、高分辨质谱(HRMS)表征了其结构。探针HEMQ在V(乙醇)∶V(水)=1∶1(c(PBS)=0.02 mol/L,pH=8.7)溶液中对ClO~-具有良好的选择性且响应快速,荧光发生显著猝灭。探针HEMQ对ClO~-具有较高的灵敏度,检测限为1.0×10-4mol/L。此外,ClO~-可引起探针溶液由黄色到无色的颜色变化,因此HEMQ可作为比色、荧光双通道响应的ClO~-探针。     

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.     

新型荧光/EPR双功能次氯酸探针的构建及性能

构建了一种新型香豆素-萘酰亚胺荧光/电子顺磁共振双功能探针CNNOH,并结合荧光光谱、电子顺磁共振(EPR)波谱和紫外-可见吸收光谱对其性能进行了研究.结果表明,该探针可结合荧光光谱的灵敏性和EPR波谱的特异性进行次氯酸的检测;由于香豆素与萘酰亚胺之间存在荧光共振能量转移(FRET)效应,探针分子具有较大的Stokes位移(135 nm),可有效避免由激发光导致的杂散光对检测的干扰.该双功能探针具有检出限低(0.214μmol/L)、反应速度快(~10 s)、检测范围宽(0~5 mmol/L)、选择性好及在生理条件下稳定的特点,预期在活体细胞检测方面有良好的应用前景.     

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。     

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.     

基于切割反应的二茂铁类荧光探针的设计及其在次氯酸的细胞成像分析中的应用

次氯酸(HOCl)是一种重要的活性氧(ROS)物种.在噬菌细胞中,髓过氧化物酶-H_2O_2-Cl~-体系产生的HOCl可杀死病原体,但强氧化性的HOCl也会对生物体产生损伤,并与一系列疾病相关.因此,设计合成HOCl的高选择性荧光探针,进而发展在体、成像分析方法对于深入揭示HOCl的生物功能具有重要的意义.     

前言:分子荧光探针专刊

正随着生命科学的发展和疾病诊断要求的不断提高,高灵敏度、高选择性、快速简便的分析方法越来越受到重视.基于新原理发展用于生物分子检测的新技术和新方法,已经成为现代分析化学研究的主题和热点,对国家经济社会的可持续发展具有重要意义.分子荧光探针具有灵敏度高、操作简便、重现性和膜穿透性好等优点.此外,与荧光成像技术相结合,分子荧光探针适用于生物体系中目标分子的实时原位无损检测,从而实现活细胞与活体中生物分子及其生物过