一种新型一氧化氮比率型近红外荧光探针的制备及应用

该文以邻苯二胺修饰的［c］［1, 2, 5］噻二唑-5, 6-二胺作为一氧化氮（NO）识别基团和电子受体,芴衍生物作为荧光基团和电子供体,合成了一种新型检测NO的近红外荧光探针。通过紫外可见吸收光谱和荧光光谱研究探针分子的光谱学性质及检测NO的可行性。该探针与NO反应后生成苯并三氮唑结构,分子内电荷转移（ICT）效应加强,在近红外区的荧光明显增强。相较于传统的增强型或猝灭型NO荧光探针,该文制备的荧光探针通过比率计量荧光检测信号,实现了背景荧光低、抗干扰能力强的NO近红外荧光检测。该荧光探针受外界干扰小,且不与其他活性氧、活性氮反应,能够对不同浓度的NO产生快速、灵敏的荧光响应,对NO的检测线性范围为0～10 μmol/L,检出限为28.88 nmol/L。选择性实验表明,该探针对NO的响应具有专一性和抗干扰性。该文制备的比率型荧光探针能实现NO近红外荧光分析和检测,具有背景荧光低、抗干扰能力强的优点,可用于生物样品中NO的检测。     

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.     

基于有序介孔材料的荧光探针及其应用

小分子荧光探针应用于检测污染物具有高选择性、高灵敏度和可视化等优点,但其检测效率低,难以与本体分离回收,对环境有一定污染。通过化学方法将小分子荧光探针负载到介孔材料表面,可以克服小分子荧光探针的不足,实现小分子荧光探针和介孔材料的优势互补。基于介孔材料的荧光探针不但兼具了小分子荧光探针的识别及清除功能,还可以通过调整介孔材料孔径大小和孔材料的成分实现更低浓度的检测,提高检测的灵敏度。本文首先综述了近年来基于介孔材料的不同类型荧光探针的研究进展,重点阐述荧光探针修饰的介孔材料在重金属离子检测、有机小分子检测、生物分子检测和阴离子检测等方面的应用,最后对基于介孔材料的荧光探针发展方向进行了展望。     

基于邻苯二胺氧化反应的生物分子比色/荧光探针

邻苯二胺(OPD)易被多种氧化剂氧化生成黄色荧光物质2, 3-二氨基吩嗪(OPDox),这一独特响应机制为反应型比色/荧光探针的设计提供了思路。基于OPD氧化反应的比色/荧光探针已被广泛应用于金属离子和有机小分子的检测中。近年来,由于该类探针灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强,在对细胞和组织内生物分子的识别方面备受青睐。本文综述了近年来(2014~2021年)基于OPD氧化反应的比色/荧光探针对生物硫醇、活性氧、尿酸、酶、抗原等重要生物分子检测的研究进展,并对此类探针的应用问题和发展前景进行了评述。     

小分子荧光探针在绿色农药开发中的应用

小分子荧光探针以其灵敏度高、特异性强、稳定性好、操作便捷和成本低等特点在生命科学、医药化学和环境科学等领域得到了广泛的应用。在农药化学领域,小分子荧光探针常被用作农药残留及重金属污染的检测手段。近年来随着全球开发绿色农药战略需求的不断增强,作为靶向型药物设计和高通量筛选的重要分子工具,荧光探针在绿色农药新产品研发领域的应用不断普及和深化。本文从探针分子的化学设计、靶点识别及药物筛选的角度出发,围绕不同类型的绿色农药重要生物靶点,综述了小分子荧光探针在绿色农药开发领域的研究现状,并对其未来的发展趋势和应用前景进行了展望。     

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.     

基于小分子的汞离子荧光探针*

汞离子（Hg²⁺）作为一种极具生理毒性的化学物质,其检测方法在传感领域得到了广泛的研究。荧光探针由于具有高效灵敏、快速便捷检测等优点而成为Hg²⁺检测的重要手段之一。通过Hg²⁺与探针特征的结合位点作用,引起其光物理性质的变化,从而实现对Hg²⁺的高选择性识别。本文综述了近年来小分子Hg²⁺荧光探针的研究进展。文中着重总结了Hg²⁺荧光探针分子的设计原理、检测机制及应用方法;评述了这些化合物的结构和检测性能之间的关系;最后展望了Hg²⁺荧光探针的研究和发展方向。     

基于有机小分子的Zn2+/Cd2+荧光探针研究新进展

综述了近年来基于有机小分子的Zn2+/Cd2+荧光探针研究新进展.总结了探针分子设计中受体R结构对检测Zn2+/Cd2+的影响,介绍了同一荧光探针分子对Zn2+/Cd2+分别检测的原理和应用.对未来Zn2+/Cd2+荧光探针的研究进行了展望.     

基于有机小分子的汞离子荧光探针研究进展

汞具有很强的生物毒性,会对人类的健康和环境造成极大危害.荧光探针具有高灵敏度、高选择性、可实时监测等优点,近年来在汞离子检测中广泛应用.由于小分子具有结构多样性、重复性好、易修饰、感应机制清晰等优点,目前许多检测汞离子的有机小分子荧光探针也已经被开发出来.根据探针与汞离子反应机制的不同,将其分为基于配位型反应和基于断键型反应两类,重点综述了近五年来用于检测汞离子的有机小分子荧光探针的研究进展.展望未来,利用特征性反应开发“Turn On”型的反应性探针,将是检测汞离子的有机小分子荧光探针研究中的重点方向.     

基于小分子的铜离子与汞离子双识别荧光探针

铜离子在不同细胞生理过程中作为催化辅助因子起着很重要的作用,但是体内铜离子浓度出现异常也会导致疾病甚至死亡。与铜离子相比,汞离子是各种重金属污染物中最普遍、最危险的一种。因此,对它们高灵敏度、高选择性检测具有非常重要的意义。荧光探针法由于具有灵敏度高、快速便捷、可视化和原位无损检测等优点而成为Cu²⁺与Hg²⁺离子重要的检测手段之一。本文总结了近几年基于小分子Cu²⁺和Hg²⁺离子双识别荧光探针的设计合成、性能及其在分析方面的研究与最新进展,并展望了此类荧光探针未来的研究与发展方向。     

官能化罗丹明基金属阳离子荧光探针

重金属离子对环境和生物体具有极强的生理毒性,故高选择性和高灵敏度的离子检测荧光探针的研究有着重要意义。荧光分子探针在表达分子间识别行为以及复杂的环境、生命体系的内状态信息方面具有优异的性能,已广泛深入的用于构建新型功能性探针分子。本文综述了近年来基于罗丹明的金属阳离子如Hg₂₊、Cu₂₊、Fe₃₊等荧光分子探针的研究进展,包括探针的结构特征、检测机理、检测水平,更重要的是其在环境检测、生物成像、分子器件等方面的新应用,并对荧光探针所面临的问题和发展前景做了分析。     

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.     

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。     

Recent progress in two-photon small molecule fluorescent probes for enzymes

This review aims to provide a summary of the progress in TP small molecule fluorescent probes for enzymes in recent years and displays the main fluorescent mechanisms that have been applied to design probes.     

Recent progress in two-photon small molecule fluorescent probes for enzymes

Enzymes are macromolecular biological catalysts which can accelerate chemical reactions in living organisms. Almost all the physiological metabolism activities in the cell need enzymes to sustain life via rapid catalysis. Currently, medical research has proved that abnormal enzyme activity is associated with numerous diseases, such as Parkinson’s disease (PD), Alzheimer's disease (AD) and cancers. On the other hand, early diagnosis of those diseases is of great significance to improve the survival rate and cure rate. In the current diagnostic tools, two-photon fluorescent probes (TPFPs) are developing rapidly due to their unique advantages, such as higher spatial resolution, deeper imaging depth, and lower biotoxicity. Therefore, the design and synthesis of two-photon (TP) small molecule enzymatic probes have broad prospects for early diagnosis and treatment of diseases. As of now, scientists have developed many TP small molecule enzymatic probes. This review aims to summarize the TP small molecule enzymatic probes and expound the reaction mechanism.     

Recent progress in thin film fluorescent probe for organic amine vapour

There are great needs for real-time detection of volatile organic amines(VOA)through low-cost detection methods in public health,food safety,and environmental monitoring area.Organic thin-film fluorescent probe(OTFFP)is expected to become a new and efficient means of detecting VOA because of its fast response,high sensitivity,no contamination to the analyte and ease to prepare a portable instrument.Compared with the mature detection methods in solution,research on solid fluorescence sensing has been less studied.In this article,we review recent progress in OTFFP research for VOA vapour.We mainly focus on the new fluorescent sensing mechanisms applied in solid state in recent years and the design principle of probes for different types of organic amines(such as primary amine,secondary amine,tertiary amine and aromatic amine).We also review the material structures of these probes and the strategies to enhance their sensitivity or selectivity.     

Combinatorial discovery of fluorescent pharmacophores by multicomponent reactions in droplet arrays

Fluorescence imaging in clinical diagnostics and biomedical research relies to a great extent on the use of small organic fluorescent probes. Because of the difficulty of combining fluorescent and molecular-recognition properties, the development of such probes has been severely restricted to a number of well-known fluorescent scaffolds. Here we demonstrate that autofluorescing druglike molecules are a valuable source of bioimaging probes. Combinatorial synthesis and screening of chemical libraries in droplet microarrays allowed the identification of new types of fluorophores. Their concise and clean assembly by a multicomponent reaction presents a unique potential for the one-step synthesis of thousands of structurally diverse fluorescent molecules. Because they are based upon a druglike scaffold, these fluorophores retain their molecular recognition potential and can be used to design specific imaging probes.     

用于检测多硫化氢和亚硝酰氢的小分子荧光探针

多硫化氢（H₂S_n）和亚硝酰氢（HNO）在一系列生理病理过程中起着重要的作用,包括调节细胞内氧化还原信号传递过程、增强心肌的收缩能力、抑制血小板聚集等。H₂S_n可以通过硫化氢（H₂S）与活性氧物种反应得到。一氧化氮（NO）和HNO可以在超氧化物歧化酶（SOD）作用下相互转化,H₂S和NO反应可以生成H₂S_n和HNO,调控酶的活性以及蛋白与蛋白之间的相互作用,从而影响蛋白质的生理功能。因此,实时检测生物体内H₂S_n和HNO的浓度具有十分重要的生物医学意义。在各种生物检测技术中,荧光探针具有选择性好,灵敏度高,可以实时原位检测,对样品损伤小等优点,受到了广泛关注。本文将按照探针响应基团的反应类型,将近几年用于定性定量检测H₂S_n和HNO荧光探针进行分类和总结,重点概述探针的设计理念、响应机制和生物应用,并对探针的应用前景进行了展望。同时,本文也关注了硫化氢和其他硫烷硫类物种荧光检测的近期进展。     

Small-molecule fluorescent probes for imaging gaseous signaling molecules: current progress and future implications

Endogenous gaseous signaling molecules including nitric oxide (NO), carbon monoxide (CO) and hydrogen sulfide (H₂S) have been demonstrated to perform significant physiological and pharmacological functions and are associated with various diseases in biological systems. In order to obtain a deeper insight into their roles and mechanisms of action, it is desirable to develop novel techniques for effectively detecting gaseous signaling molecules. Small-molecule fluorescent probes have been proven to be a powerful approach for the detection and imaging of biological messengers by virtue of their non-invasiveness, high selectivity, and real-time in situ detection capability. Based on the intrinsic properties of gaseous signaling molecules, numerous fluorescent probes have been constructed to satisfy various demands. In this perspective, we summarize the recent advances in the field of fluorescent probes for the detection of NO, CO and H₂S and illustrate the design strategies and application examples of these probes. Moreover, we also emphasize the challenges and development directions of gasotransmitter-responsive fluorescent probes, hoping to provide a general implication for future research.

This perspective article aims to introduce the design principles and recognition strategies of small-molecule fluorescent probes which are applied for the detection of gas signaling molecules including NO, CO and H₂S in biological systems.