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.     

羧酸酯酶比率型双光子荧光探针的构建及生物成像研究

羧酸酯酶(CaE)水平的异常与脂肪肝、高血脂等多种疾病的发生密切相关,发展用于快速、准确地检测CaE含量的荧光探针对上述疾病的早期诊断具有重要意义.本文基于分子内电荷转移原理,设计合成了一种对CaE具有高选择性识别的红光比率型双光子荧光探针DCM-CE.CaE催化水解断裂探针分子的酯键,导致酶促反应前后探针的荧光光谱性能发生显著的改变,以此实现对CaE的比率荧光检测.该探针具有较好的选择性、较低的检测下限以及较宽的pH响应范围.此外,我们成功地将DCM-CE应用于活细胞中对内源性CaE的双光子荧光成像.     

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。     

基于磺酸酯的荧光探针用于活细胞内过氧化氢的成像检测

基于过氧化氢（H2O2）特异性催化水解磺酸酯,设计合成了新型绿色荧光探针：荧光素二磺酸酯（FS—1）和二氯荧光素二磺酸酯（FS-2）两种螺环内酯型化合物,用于活细胞内过氧化氢的检测．探针结构由元素分析、IR、^1H NMR及^13C NMR表征．实验表明：探针FS-1和FS-2在模拟生物体系中检测过氧化氢具有良好的选择性和灵敏度,且线性范围较宽．细胞成像显示：探针FS-1和FS-2用于PMA刺激或外加不同浓度H2O2孵育的小鼠腹膜巨噬细胞均呈现明亮的绿色荧光,且能对细胞内H2O2微摩尔级浓度变化产生响应,证明两探针均具有良好的膜渗透性、高的选择性及良好的灵敏度．该方法的建立对研究生物体内H2O2的产生,H2O2导致的各种疾病机制及H2O2介导的信号转导途径具有重要的理论及实际意义．     

核酸功能化稀土基纳米材料在生物检测中的应用

体内一些生物分子和离子的水平通常与细胞、组织、器官等结构和功能的变化相关,从而直接影响到疾病的预防、诊断和治疗,因此对体内这些物质的生物检测在医疗和健康领域具有重要的意义.基于稀土基纳米材料构建的纳米荧光探针具有灵敏度高、简单高效、抗干扰能力强等优点,在生物检测方面具有巨大的潜力.对稀土基纳米材料的核酸功能化能够进一步为纳米荧光探针提供更好的特异性识别能力和生物相容性,从而增强其在复杂样品中的生物检测能力.本综述总结了核酸功能化的稀土基纳米材料作为纳米荧光探针在生物检测领域的研究进展,简要介绍了其主要种类和性能、检测机理及检测物质,最后对该领域面临的挑战及未来的发展方向进行了展望.     

荧光碳量子点的特性及检测巯基化合物的研究进展

巯基化合物是生物体内一类重要的抗氧剂,包括半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽等生物硫醇类化合物,在体内参与一系列典型的生化反应,有助于维持正常的生理功能,当含量异常会导致多种疾病.因此,定量检测巯基化合物在相关疾病研究和诊断方面具有重要的意义.目前,利用高选择性、高灵敏度的荧光探针检测巯基化合物已成为前沿课题之一.碳量子点(CDs)因具有优良的荧光稳定性、极好的生物相容性、耐光漂白以及易制备等优良的性能,作为一类荧光探针检测巯基化合物得到了广泛的应用.类似于其他纳米探针,当荧光CDs用于检测巯基化合物时,基于信号检测的竞争机制,引入猝灭剂和巯基化合物竞争性结合荧光碳量子点,由于巯基化合物的高亲和力和强亲核性,使荧光恢复.本文综述了碳量子点的制备和特性,以及在检测巯基化合物方面的研究进展.     

硼酸及硼酸酯类过氧化氢荧光探针的最新研究进展

生物新陈代谢过程中产生的过氧化氢（H2O2）是生命活动所必需的,但是过量过氧化氢的存在可以引发多种疾病,因此对体内过氧化氢的检测具有重要意义.采用荧光探针法,借助激光共聚焦成像技术能够实现对活细胞和组织内的过氧化氢＂实时、可见、定量＂的检测,为深入阐明过氧化氢在生理和病理过程中所起的作用提供了一个重要手段.本文按荧光探针的结构分类,对近几年来以硼酸及硼酸酯基团作为荧光开关的具有高选择性和灵敏度的过氧化氢荧光探针进行了综述,主要探讨其设计思想、作用机制及应用,为过氧化氢探针的设计提供了新思路.     

荧光探针在半胱氨酸检测的应用

半胱氨酸(Cys)是三种生物硫醇之一,是20种天然氨基酸中唯一一种含还原性巯基的天然氨基酸,是组成细胞内多肽和蛋白质的基本氨基酸之一。其参与体内细胞的氧化还原调控,调节体内氧化还原平衡,维持机体正常代谢,在生理过程中发挥着至关重要的作用。然而体内的Cys浓度水平异常会引起一系列生理疾病,体内的Cys浓度作为几种疾病的生物标志物具有临床意义。因此有效地识别和检测半胱氨酸受到越来越多的研究者们的青睐。相较传统检测方法,荧光探针因其操作简单、灵敏度高、响应迅速和实时检测等优点,已被广泛用于检测生物硫醇。本文基于常见荧光团的结构性能特征,综述了近三年来检测Cys的荧光探针,重点概述了其传感机制,并对其生物应用进行了简要说明,展望了未来Cys探针的研究方向与应用前景。     

荧光探针在羧酸酯酶检测中的研究进展

羧酸酯酶(CES)属于丝氨酸酯酶超家族,它们位于多种组织的内质网和胞质,参与药物、环境毒物和前致癌物的代谢激活或发挥解毒作用。为进一步了解CES生理学和药理学的作用,研发出一种能够在细胞、组织和有机体水平上实时准确监测CES的方法非常有必要。荧光探针具有高选择性、高灵敏度、快速检测、比色明显、操作简便、实时成像等优势,作为一种灵敏的检测手段,被广泛应用于生物检测、光学成像等领域。本文主要对近5年来用于CES检测的荧光探针研究进展进行总结。     

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.     

一种基于查尔酮衍生物的荧光探针对巯基氨基酸的检测及细胞成像

生物硫醇(如半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)及谷胱甘肽(GSH))与生物体和细胞中的许多生理和病理过程密切相关。荧光探针是对生物硫醇灵敏检测与成像的有力工具。本文合成了一种可检测生物硫醇的基于2′-羟基查尔酮荧光团开启型荧光探针1。探针中的2,4-二硝基苯磺酸酯基团既作为反应识别基团,又作为荧光猝灭基团。在DMSO/Tris(体积比8/2,pH=8.4)中,探针1与生物硫醇反应后释放出前体化合物3,3具有激发态分子内质子转移(ESIPT)和聚集诱导发光(AIE)特性,从而导致长波长荧光发射及较大的斯托克斯位移。探针1具有合成简单、灵敏度高、选择性高、细胞毒性低等优点,可以方便地检测溶液和活细胞中的生物硫醇。     

氨肽酶N荧光探针的研究进展

氨肽酶N(aminopeptidase N,APN)是一种外肽酶,广泛存在于哺乳动物体内,可从蛋白质多肽链的N末端水解中性或碱性氨基酸,在人体中具有多种重要的生理功能。APN可作为癌症诊断的标志物,尿液中APN也可作为肾小球肾炎的早期生物标志物。本文综述了APN荧光探针的研究进展,主要包括亲和力型APN荧光探针和反应型APN荧光探针,并对它们的优缺点进行了比较;最后对APN荧光探针的发展前景进行了展望。     

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。     

活性氧簇的小分子荧光探针研究进展

在参与体内各种化学反应的生物活性分子中,活性氧(reactive oxygen species,ROS)是一类非常重要的物质,它们具有氧化性,能够维持细胞内的氧化还原平衡,与细胞的生长或凋亡息息相关.因此,对于细胞内活性氧簇的荧光分析一直以来都受到广大研究人员的密切关注.然而由于ROS本身自有的一些特性,如存在寿命短、反应活性高等,该类荧光分析始终面临着一些难题,如选择性较低、副反应较多.总结了近十几年来细胞中活性氧的荧光识别与检测的研究进展,着重介绍了各类荧光探针的设计机理与生物应用,并对未来该类探针的发展进行了展望.     

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。     

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.     

一种基于分子内质子转移发色团的硫化氢荧光探针的合成及其生物成像研究

硫化氢在许多生理过程中扮演十分重要的角色,因此检测和成像生物体内的硫化氢具有十分重要的意义。该研究成功制备了一种基于分子内质子转移发色团的硫化氢荧光探针(DHCD)。在PBS-DMSO(磷酸盐-二甲基亚砜,99∶1,体积比,pH 7.45)缓冲溶液中,DHCD的荧光强度与NaHS的浓度在0～10μmol/L范围内呈现良好的线性关系,检出限为0.84μmol/L。该探针对硫化氢的响应具有较大的Stokes位移(～165 nm)、高灵敏度和选择性。此外,合成的探针拥有良好的细胞渗透性和低的毒性,可用于HeLa细胞中硫化氢的荧光成像,在生物分析中具有潜在应用价值。     

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。     

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。     

检测活性氮物种的荧光探针

活性氮是一类具有高生物化学活性的含氮原子的化学物种。这类活性物种具有特殊的生理功能,并在生命体的生理和病理过程中起着至关重要的作用。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氮物种的技术具有十分重要的意义。荧光探针作为一种具有高灵敏度、高选择性、对生物样品损伤小的实时原位的可视化检测技术,为深入阐明活性氮物种在生理和病理过程中所起的作用提供了一个便利有效的检测手段,并已在检测活性氮物种领域中得到了广泛应用。活性氮物种荧光探针可以进一步阐述活性氮物种特殊的生理功能,提高人们对该类物种在细胞信号转导方面的认知。本文根据活性氮物种的种类对荧光探针进行了分类,详细介绍了近四年来用于检测活性氮物种的荧光探针的研究进展,主要探讨了探针的设计方法、荧光响应机制及其生物应用,并对探针的设计合成和应用前景进行了展望。