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。     

检测活性氧物种的氧杂蒽类光学探针的研究进展

活性氧物种在维持生物体的生理功能方面发挥着重要的作用.高于正常水平的活性氧物种会损伤蛋白质、DNA等生物分子,进而导致疾病.因此,活性氧物种的高选择性、高灵敏度检测研究对疾病的预防、诊断和治疗均具有重要意义.荧光探针因具有分析灵敏度高、样品时空分辨能力强等特点,已在该方面获得了广泛的应用.其中,具有发射波长长,光稳定性好,荧光量子产率高等优点的氧杂蒽类荧光探针已成为检测活性氧物种的研究热点.本论文主要总结了近五年来应用于活性氧物种检测的氧杂蒽类荧光探针的研究进展与成像分析,归纳了不同活性氧物种的识别单元,并展望了此类探针的发展趋势与应用前景.     

环糊精衍生物及包合物构建荧光探针的研究进展

环糊精是超分子化学中的一类重要主体化合物,在药物缓释、化学传感、对映体分离以及新型材料等众多领域都得到了广泛的应用.由于环糊精具有外亲水内疏水的桶形结构,其空腔内可以插入具有识别功能的受体分子或荧光染料,可通过螯合或置换方式实现对目标分子的识别,因此基于环糊精衍生物及包合物构建荧光探针也受到了人们的极大关注.总结了基于环糊精设计合成的荧光探针在检测金属离子、阴离子和分子等方面的应用,重点描述了识别性能和识别机制,为环糊精衍生物及包合物在荧光检测领域的应用提供理论依据.     

基于罗丹明荧光信号报告基团的细胞通透性铜离子荧光探针

分别以罗丹明B和罗丹明6G为荧光信号报告基团,以增强水溶性为目的的羟乙基肼为修饰基团,合成了反应型的Cu_(2+)离子选择性荧光探针分子L1和L2.紫外光谱和荧光光谱等分析结果表明,探针分子L1和L2对Cu_(2+)离子具有高灵敏度、高选择性的光谱识别行为.探针分子对Cu_(2+)离子的识别过程是通过Cu_(2+)离子催化水解控制氧杂蒽荧光信号的螺环酰肼基团实现荧光信号的开启,从而达到识别检测Cu_(2+)离子的目的,对Cu_(2+)离子的检出限均可达到10-8mol/L量级.同时,探针分子对常见金属离子和铵离子均具有较强的抗干扰能力.由于羟乙基肼的引入增强了探针的水溶性,使得探针L1和L2具有良好的细胞通透性和低毒性,实现了其对β-胰岛细胞(INS-1细胞)中Cu_(2+)离子的荧光成像检测.     

罗丹明基“OFF-ON”型荧光探针研究的一些新进展

综述了近年来罗丹明衍生物在分子探针方面研究的一些新进展, 系统阐述了该类探针分子的构筑及探针分子片段由内酰胺螺环构架(无荧光/OFF型)到开环蒽醌体系(有荧光/ON型)转化过程中, 伴随着荧光的变化在离子和小分子检测方面的应用.     

9,10-二(苯亚甲基-硫亚甲基)蒽的合成及其对Cu2+的识别

荧光分子开关和分子识别是超分子化学的重要组成部分。蒽环作为一个优良的荧光基团被广泛应用于分子开关的设计及分子识别中。Resorci-narenes母体衍生物的合成研究中采用蒽环作为荧光基团已被报道多次[1-4],Luigi Fabbrizzi合成的多氨基蒽衍生物[5]对Zn2 具有良好的PET效应。蒽系荧光分子在分子逻辑门系统中日益受到了研究者的重视,de Silva等在研究中发现一蒽环化合物[6]在Mg2 作用存在OR逻辑行为。在后续研究中发现两类蒽环化合物在一定条件下分别存在AND[7]和NOR[8]逻辑行为。在分子识别的研究中,Shin-ichi Sasaki合成的含穴状…     

乏氧激活荧光探针设计、合成及应用研究进展

介绍了肿瘤细胞的乏氧情况以及常规的肿瘤细胞乏氧检测手段,然后分别从荧光探针的设计构成、荧光探针的识别机理以及荧光探针的应用等方面对乏氧激活荧光探针进行了描述和总结,概述了构成荧光探针的常用荧光团,并详细探讨了构成荧光探针的乏氧靶向基团及其应用,重点介绍了硝基类和偶氮类两类乏氧感应基团,为新型荧光探针的设计合成提供了指引思路,提供了一种更高效、精准的肿瘤细胞的乏氧检测方法。     

多枝罗丹明酰肼类荧光探针的研究进展与应用

罗丹明以其良好的光稳定性、光物理性质和荧光效应得到了人们的极大重视。 基于罗丹明的螺环衍生物与被检测物质作用开环而产生荧光响应的特性,将两个或多个罗丹明母体单元构筑到包含特异性的识别单元的探针分子中,形成多枝的罗丹明酰肼类荧光探针,不仅可以弥补单分子探针的某些功能缺陷,而且可以使其具有更高灵敏度、更高选择性和可靠性,更加有利于分析检测。 本文着重从设计原理、识别性能、应用范围等方面介绍了多枝罗丹明探针在Hg2+、Cu2+、Fe3+和Al3+等离子检测中发展趋势,并展望了这类荧光探针在活细胞金属离子光学成像的应用前景。     

新罗丹明类荧光探针的合成及对铜(Ⅱ)的检测

以罗丹明B、水合肼、乙二醛与盐酸羟胺为原料,经缩合反应得到新型罗丹明B衍生物2-((3',6'-双(二乙基氨基)-3-氧螺[异吲哚-1,9'-氧杂蒽]-2-基)亚氨基)乙醛肟(RNEO),其结构经核磁和质谱分析表征。通过荧光实验对金属离子进行识别,研究发现,在乙腈/Tris-HCl缓冲水溶液中,RNEO可以作为荧光增强型分子探针选择性识别Cu~(2+),除了Hg~(2+)以外,受常见金属离子(Na~+,K~+,Mg~(2+),Ca~(2+),Ba~(2+),Fe~(3+),Ni~(2+),Cr3+,Cd~(2+),Pb~(2+),Ag~+,Zn~(2+))的干扰较小。探针识别Cu~(2+)后溶液颜色由无色变为紫红色,在365 nm紫外光照射下,探针溶液发出玫瑰红荧光,可以实现裸眼定性检测。建立的荧光测试方法,Cu~(2+)浓度在2.0~15.0μmol/L范围内,此探针的荧光强度与其呈现良好的线性关系。     

荧光分子探针在糖精钠检测中的应用

随着科技的发展和社会的进步,食品安全问题越来越受到关注。糖精钠作为一种食品添加剂,其非法添加事件时有发生,因此,有必要找到一种快速准确检测糖精钠的方法。荧光分子探针因具有灵敏度高、选择性好、响应时间短的优点,其在分析化学检测中的应用越来越广泛。本文设计并合成了一种含蒽荧光团的氮杂15-冠-5化合物,利用分子识别的原理,该目标化合物能够特异性识别溶液中的糖精钠,使溶液的荧光强度发生变化,具有肉眼可见、易于观察的特点,该方法为食品中糖精钠的快速检测提供了一种可行的手段。     

基于罗丹明染料的金属阳离子荧光探针

罗丹明是以氧杂蒽为母体的碱性呫吨染料,具有优良的光学性质,如延伸到可见光区的吸收及荧光、高的荧光量子产率及大的摩尔吸光系数等,使其成为制备荧光探针的理想生色团。本文综述了近年来用于检测金属阳离子的罗丹明类荧光探针的研究进展,特别是对基于螺酰胺环“关-开”机理、荧光共振能量转移(FRET)机理和光诱导电子转移(PET)机理的罗丹明类铜离子、汞离子、铁离子荧光探针进行了系统的阐述,包括结构特征、检测水平和应用范围。最后提出了这类荧光探针面临的问题与发展趋势。     

锁核酸分子信标在分子识别与生物分析中的应用

分子信标是一种荧光探针,闭合时呈发夹结构。其5'末端修饰荧光基团,3'末端修饰猝灭基团。当目标存在时,环部与目标结合,发夹打开,发出荧光。锁核酸是一类双环状寡核苷酸衍生物,能够遵循碱基互补配对原则与核酸结合。锁核酸分子信标技术,结合了分子信标无需分离未结合探针而直接检测的优势和锁核酸亲合力强、热稳定性好、抗酶切以及体内无毒等特点,在核酸检测方面具有灵敏度高、特异性好的独特优势,近年来得到广泛关注。本文介绍了锁核酸修饰分子信标的结构、功能、设计要点,及其研究现状和一些重要进展,并讨论了目前锁核酸分子信标在分子识别及生物分析中的应用及存在的问题和发展前景。     

以苝二酰亚胺为发色团的荧光探针的研究进展

近年来,分子荧光探针以其高灵敏度、高选择性、专一性及设计的简便性等优点受到广泛的关注.苝二酰亚胺类(perylene tetracarboxylic diimide, PDI)衍生物具有良好的光热和化学稳定性、较高的荧光量子产率、较大的斯托克斯位移以及易修饰性等优点,能够作为优良的荧光探针发色团.苝四酸酐结构本身具有强吸电子性,易被还原而不易被氧化,因此能够作为良好的电子受体.但其自身结构容易发生π-π堆积,导致水溶性较差,限制了其在生物领域里的大范围应用.通过研究人员的努力,在PDI结构中引入亲水性基团改善了其水溶性.根据被检测物种的种类对PDI类荧光探针进行分类,详细介绍了近年来以PDI为发色团的荧光探针在离子检测、气体检测、生物分子检测等方面的研究进展,并探讨探针的设计方法、荧光响应机制以及应用.最后提出进一步构建新型PDI类衍生物分子荧光探针面临的挑战和未来发展方向,并对应用前景进行了展望.     

一氧化氮荧光分子探针

一氧化氮（NO）在生物体中扮演重要的角色,对其选择性识别引起了人们极大的兴趣。本文综述了两类NO荧光分子探针的研究进展,即含金属离子的NO荧光分子探针：如Co(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、 Ru(Ⅱ)、Rh(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)配合物作为荧光打开的NO分子探针;邻苯二胺类荧光分子探针：如2,3-二氨基萘（DAN）、二氨基荧光素衍生物（DAFs）、二氨基罗丹明衍生物（DARs）、硼二吡咯甲基衍生物（BODIPY）和三碳菁衍生物（DAC）等。     

苯并噻唑基荧光探针的设计、合成与应用研究进展

苯并噻唑基团具有特征荧光,且结构中含有N和S杂原子,因而在荧光探针结构中常被视为荧光基团与识别基团,承担荧光信号输出与提供结合位点的重要作用.利用苯并噻唑基团的特点来设计合成性能更佳的荧光探针已逐渐成为荧光探针研究领域中瞩目的焦点.对近几年来报道的苯并噻唑基荧光探针按不同的检测对象分为金属阳离子、阴离子、含硫化合物及其它物种等四大类,综述了其设计、合成、作用机理及其相关检测应用,并展望了其未来的发展趋势.     

萘酰亚胺类荧光分子探针的研究进展

荧光分子探针作为一种有效的金属离子检测手段,不仅使用方便,而且具有高灵敏度,高选择性等突出的优点.作者综述了萘酰亚胺类荧光分子探针的最新研究进展;指出萘酰亚胺化合物具有独特的荧光化学性质(如荧光量子产率高、荧光发射波长适中、斯托克斯位移大、光稳定性好、结构易于修饰等),因此被广泛应用于荧光探针研究领域,并且在合成、离子识别、检测及细胞成像等方面不断取得新的应用.     

一种卟啉结构硫离子荧光探针的合成及荧光性能

以卟啉为荧光发色团,4-氯-7-硝基苯并-2-氧杂-1,3-二唑为识别基团,设计合成了一种具有较高选择性、高灵敏度的近红外硫离子荧光探针,其结构经~1H NMR,IR和HR-MS(ESI)表征。该合成路线简短,后处理简单。以荧光光谱为检测手段,测试了该探针分子对硫离子的识别效果。结果表明,此探针不仅具有高选择性和灵敏度,且在1. 0×10~(-6)～7. 0×10~(-6)mol·L~(-1)的浓度范围内呈现良好的线性关系,其检出限为78 nm。     

用于检测Al3+和pH值的双功能荧光分子探针

利用荧光素(Fluorescein)对罗丹明6G(Rhodamine 6G)进行修饰,得到荧光分子探针R6G-Flu杂化物.此探针可特异性识别Al3+,检出限可低至10-8 mol/L级;向含有探针分子的溶液中加入Al3+后,溶液的颜色由无色变为粉色,并且在紫外灯下发出绿色荧光,可实现肉眼对10 μmol/L Al3+的定性检测.考察了不同pH值下R6G-Flu的荧光性质. 结果表明,此探针还可用于酸性范围(pH 3.00~6.00)和碱性范围(pH 8.00~10.50)内pH值的精确检测.实验结果表明,R6G-Flu是一种可用于Al3+和pH值检测的双功能荧光分子探针.     

杯吡咯和杂杯吡咯的结构、合成与应用

杯吡咯以其特殊的结构和优异性能, 在主客体化学尤其是分子识别等方面的应用前景已备受关注, 合成新型功能化杯吡咯及其衍生物已成为超分子化学领域的研究热点之一. 近年来通过引入新型芳烃基体合成了结构和性能多样的杂杯吡咯. 主要介绍了功能化的杯吡咯和杂杯吡咯的结构、合成及其在分子识别等领域的应用.     

分离检测生物活性物质的荧光标记试剂与分子探针及其应用

作者结合自己的研究工作主要评述了用于分离检测氨基化合物（氨基酸、肽、蛋白质和生物胺等）、巯基化合物（谷胱甘肽、半胱氨酸和高半胱氨酸等）及NO等生物活性物质的荧光标记试剂和荧光分子探针的近期进展和应用。除了传统的的OPA、NDA、DNS、FMOC、FITC、NBD-F、AQC、Cy5等在HPLC和CE分离荧光检测应用新进展,还介绍了许多新的荧光分子探针和标记试剂的性能和应用。它们是N－羟基琥珀酰亚胺活性酯荧光标记试剂,6-氧-（N-琥珀酰亚胺乙酸酯）-9-（2'-甲氧羰基）荧光素（SAMF）,1,3,5,7-四甲基-8-苯基-（4'-O-（N-琥珀酰亚胺乙酸酯））-二氟化硼-二吡咯甲烷（TMPAB-Osu,）等和3-碘乙酰胺苯嵌蒽酮荧光探针及MCY5、DSTCY、DCDSTCY和DCTCY等花菁类近红外荧光探针等。