荧光/化学发光探针成像检测超氧阴离子自由基的研究进展

超氧阴离子自由基(O·-2)是细胞内氧气单电子还原后最先产生的一类含氧的高活性物种(活性氧,ROS),与生命过程息息相关.正常稳态浓度的O·-2起重要的信号调控作用,包括细胞的增殖、分化、自噬等.但O·-2浓度的异常,又与癌症、神经退行性疾病、糖尿病等多种疾病的发生发展密切相关.因此,监测O·-2浓度的变化对揭示相关疾病的机理具有至关重要作用.由于荧光成像检测方法具有诸多优势,发展高灵敏、高选择性检测O·-2的荧光探针成为揭示相关疾病发生发展分子机制的关键切入点.近年来,随着荧光显微技术的发展,研究者开发了多种荧光/化学发光探针,实现了对细胞及活体内O·-2水平的可视化监测.本文综述了近五年用于检测O·-2的分子探针、纳米探针、蛋白探针以及化学发光探针的研究进展,并对其发展前景进行了展望.     

喹啉基粘度荧光探针的合成及其检测应用

作为细胞微环境的一个重要参数,粘度通过影响生物分子之间的相互作用实现对生物功能的调节.粘度的异常会导致多种疾病,如阿尔茨海默病、肺炎等.因此,实现粘度变化的精准检测对相关疾病的预防和诊断具有重要意义.本工作构建了新型喹啉基荧光探针QUI-VI.通过分子内的空间扭转(扭曲的光诱导分子内电荷转移机制),该探针实现了对粘度的检测.光学实验表明探针QUI-VI具有高化学和光稳定性能以及灵敏的粘度检测性能等优点.通过光谱实验、细胞成像以及组织成像实验,表明该探针具有显著的粘度敏感性,荧光强度会随着测试体系粘度的增强而增强.结合首次报道的小鼠肺炎组织粘度成像实验表明探针QUI-VI有望对肺炎的早期诊断提供一定的理论支撑.     

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.     

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.     

基于纳米金探针和基因芯片的DNA检测新方法

运用荧光纳米金探针和基因芯片杂交建立一种新的DNA检测方法. 荧光纳米金探针表面标记有两种DNA探针: 一种为带有Cy5荧光分子的信号探针BP1, 起信号放大作用; 另一种为与靶DNA一部分互补的检测探针P532, 两种探针比例为5∶1. 当靶DNA存在时, 芯片上捕捉探针(与靶DNA的另一部分互补)通过碱基互补配对结合靶DNA, 将靶DNA固定于芯片上; 荧光纳米金探针通过检测探针与靶DNA及芯片结合, 在芯片上形成“三明治”复合结构, 最后通过检测信号探针上荧光分子的信号强度来确定靶DNA的量. 新方法检测灵敏度高, 可以检测浓度为1 pmol/L的靶DNA, 操作简单, 检测时间短. 通过改进纳米金探针的标记和优化杂交条件, 可进一步提高核酸检测的灵敏度, 这将在核酸检测方面具有重要的应用价值.     

核酸适配体荧光探针在生化分析和生物成像中的研究进展

核酸适配体是指通过体外筛选技术从核酸文库中筛选出来,能够高特异性、高亲和力识别靶标物的寡核苷酸序列,具有靶标类型广泛、合成简单、相对分子质量小、化学稳定性高、易于进行生物化学修饰等优点。 核酸适配体能够通过折叠成特定的二维或三维构型与靶标物特异性结合,加上合适的信号转导机制,为重要靶标物的研究提供理想的分子识别与分子检测探针。 荧光检测技术具有高灵敏、高分辨率、易于实现多元分析等优点。 将核酸适配体的分子识别特性与荧光优异的光学检测性能相结合,在生命科学研究领域有着广泛的应用空间。 本文主要综述了核酸适配体荧光探针常见的分子设计和信号响应方式,及其在细胞成像、亚细胞成像中的应用研究,并对核酸适配体探针目前面临的一些挑战进行了讨论,最后对其未来的发展方向进行了展望。     

荧光纳米探针用于细胞器pH检测的研究进展

pH稳态对于维持活细胞细胞器的正常功能具有重要作用. 细胞器内pH稳态被打破会导致细胞器功能的紊乱, 进而引发癌症、 神经退行性疾病等相关疾病. 因此, 在活细胞水平上定量测定pH并对其波动进行实时监测对于理解相关疾病的发生机制非常重要. 基于非侵入、 高时空分辨率成像的优势, 荧光探针非常适合用于活细胞内pH的检测. 本综述总结了近些年利用不同种类荧光纳米探针对不同细胞器进行pH成像的研究工作, 并对荧光纳米探针应用面临的机遇与挑战进行了展望.     

基于银纳米粒子构建荧光传感平台用于核酸检测

报道了基于银纳米粒子构建的荧光传感平台,并用于核酸检测.此荧光传感平台对核酸检测基于以下策略:首先,荧光团标记的单链DNA探针被吸附到银纳米粒子的表面,荧光团与银纳米粒子近距离接触,发生荧光猝灭;加入与探针DNA序列互补的目标DNA,两者杂交形成双链DNA,并从银纳米粒子的表面脱离,荧光得到恢复.这种银纳米粒子构建的荧...     

检测活性氮/活性氧的分子荧光探针

活性氮和活性氧是具有强生物活性的化学物质.在人体细胞中,由于酶促或非酶促过程均可生成过氧化物,该物种的异常水平会引起氧化损伤与衰老和各种疾病,如心血管疾病、神经性疾病、阿尔茨海默病、帕金森病甚至癌症.因此,发展选择性识别和高灵敏度的分子荧光探针,实现活性氮或活性氧的有效检测具有重要意义.分子荧光探针检测法与成像技术具有灵敏度高、选择性强、损伤性小和细胞相容性好等优点,并在阐述活性氮和活性氧的病理生理过程中起到重要作用,在生物和医学等领域应用广泛.然而,由于活性氮和活性氧自身的特殊性而存在许多难题,例如反应活性高、存在周期短等一直困扰研究人员.着重综述了近年来发展的分子荧光探针用于活性氮和活性氧的检测及细胞成像工作的研究进展,提出进一步构建新型分子荧光探针用于活性氮和活性氧检测面临的挑战、未来发展方向及展望.     

基于功能核酸的细胞荧光成像

细胞是生物体基本的结构和功能单元,对活细胞中特定生物组分进行动态分析,将为相关生命活动过程的研究提供重要信息。荧光成像为细胞分析提供了一种操作简单、灵敏度高、可实时监测细胞微观动态分子过程的光学生物成像技术。发展高性能的荧光探针用于活细胞成像已成为研究热点。功能核酸是一类具有特殊化学和生物学功能的寡核苷酸分子,除了天然存在的核酶(Ribozyme)和核糖开关(Riboswitch)之外,还包括通过指数富集的配体系统进化技术(SELEX)筛选获得的核酸适体和脱氧核酶(DNAzyme)。功能核酸由于具有合成简单、免疫原性低、相对分子质量小、化学稳定性高、易于修饰等优点,在生物成像领域受到广泛关注。本文主要综述了基于功能核酸的荧光探针在细胞成像领域中的应用研究,总结了该领域面临的挑战,并对其未来发展方向进行了展望。     

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.     

手术导航用荧光探针

荧光成像技术因具有操作简便、分辨率高、安全性好且可实时成像等优势,在术中导航中具有广阔的应用前景。虽然目前还没有靶向荧光探针在临床上得到批准,但已经有相当一部分荧光探针进入了临床试验阶段。最早进入临床试验的是一些偶联肿瘤靶向配体的荧光染料,例如近红外菁染料(IRDye800CW)标记的肿瘤特异抗体,叶酸标记的异硫氰酸荧光素(EC17)等。近来,结构更复杂的荧光探针如酶反应激活型探针和PET/荧光双模态探针也逐步进入临床试验。本文依据近年来手术导航用荧光探针的最新研究进展,分别就受体介导的靶向荧光探针、可激活型靶向荧光探针、近红外二区(NIR-Ⅱ)荧光探针、多模态荧光探针和诊疗一体化探针进行了分类讨论,重点对正在进行临床研究及具有临床转化前景的荧光探针的分子设计原理进行了分析与总结,并对手术导航用荧光探针未来的发展进行了展望。     

赖氨酸-Ag反应机理的研究

The interaction of silver(Ⅰ) ion with lysine has been investigated by UV-Vis, fluorescent spectra and electrophoresis method. The effect of pH medium and multicomponent concentration on interaction of lysine-silver has also been studied. Lysine-silver system showed maximum absorbance at 239 nm and 448 nm. Lysine showed fluorescence. The fluorescence excitation wavelength was about 356.6 nm (fluorescence emission wavelength was about 438.6 nm). When the reaction of silver(Ⅰ) ion with lysine happened, fluorescence was quenching. Lysine-silver system carried negative charge, and the electrokinetic potential of double electrode layer was -2.35×10^-4 V.     

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。     

Benzothiazole‐Pyimidine‐Based BF2 Complex for Selective Detection of Cysteine

Due to the similar structure and reactivity of cysteine (Cys), homocysteine (Hcy) and glutathione (GSH), the simultaneous discrimination of Cys over Hcy and GSH by a single fluorescent sensor is still a great challenge. In this work, a benzothiazole‐pyimidine‐based boron difluoride complex ( BPB ) was developed as a new fluorescent sensor for Cys. The sensor exhibits a highly selective “turn‐on” response to cysteine over Hcy, GSH and other amino acids in aqueous solution at physiological pH. The observed pseudo‐first‐order rate constant for the reaction of BPB with Cys was calculated to be about 0.062 min⁻¹. The detection limit of this sensor for Cys was determined to be 332 nm, and bioimaging of exogenous Cys by this sensor was successfully applied in living cells, thus indicating that this sensor holds great potential for biological applications.     

Aladan scanning: The structure-activity relationship of dynorphin A

An unnatural amino acid, β-[6′-(N, N-dimethyl)amino-2′-naphthoyl]alanine (Ald) showing polarity-sen sitive fluorescence characteristics, was synthesized. A thorough Ald-scan of dynorphin A (Dyn A), the putative endogenous ligand for κ opioid receptors, was then performed. Replacement of the amino acid residues in positions 5, 8, 10, 12 or 14 of Dyn A(1-13)-NH2 with Ald resulted in compounds that had almost equal κ binding affinity compared with that of the parent compound; on the other hand, substi-tution o...     

新型水溶性多色荧光碳点的制备及细胞成像研究

以鸡蛋清和牛奶分别与葡萄糖进行水热反应,制备水溶性多色荧光碳点,通过膜和柱层析分离纯化,利用透射电子显微镜(TEM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光光谱(FL)、红外光谱(FTIR)等技术对所制备碳纳米粒子的粒径大小、吸收光谱、发光性质、表面基团进行表征。将所制备的碳点与小鼠黑色素瘤细胞共孵育,进行细胞成像应用评价。结果表明:制备的两种水溶性荧光碳点平均粒径分别为2.5 nm和4.9 nm,可在紫外灯下发出明亮的荧光,紫外最大吸收波长为250 nm。基于鸡蛋清或牛奶与葡萄糖反应制备的多色荧光碳量子点具有良好水溶性,其荧光光谱最大发射波长分别在410 nm和400 nm处,同时在660~800 nm激发波长范围内具有上转换性质,且荧光发射光谱随着激发光波长的增加发生红移。红外光谱表明存在—COOH、—NH2和—OH基团。细胞成像结果表明,在405 nm或488 nm激光照射下,所制备的碳点在细胞内的荧光成像清晰可见,而且在碳点浓度小于2.5 mg/mL时,均表现出较低的细胞毒性。     

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.