有机双光子线粒体内活性小分子荧光探针研究进展

线粒体在细胞的能量代谢中发挥着关键作用,其内部环境的微小变化会影响细胞的正常生命活动。同时线粒体内许多活性小分子在细胞的许多生理过程中也起着关键作用。因此,可视化监测线粒体自身及内部微环境的变化对于生命现象的研究和疾病的诊断与治疗具有非常重要的意义。荧光分析法因具有操作简便、灵敏度高、选择性好、实时检测以及损伤小等优点而得到了广泛的研究和应用。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。该文介绍了有机双光子吸收基本原理以及有机双光子线粒体内活性小分子荧光探针的研究现状,同时对有机线粒体内活性小分子荧光探针今后的发展趋势进行了展望。     

气体信号分子的荧光小分子探针

生命体系中存在各种各样的气体分子,这些气体分子在体内扮演着重要角色.其中,一氧化氮、一氧化碳和硫化氢是目前已经被广泛认可的三大气体信号分子,具有传导信号通路的功能,进而调控相关生理事件.随着对气体信号分子的研究日益广泛,它们在生命体系中的作用需要更深入地被了解,以便更好地对其功能进行调控.达到这个目的的挑战之一是需要对其进行快速、高选择、高灵敏度的分析检测和成像研究.近年来,对气体信号分子的分析检测和成像研究已经成为化学生物学、生物无机化学、药学和医学的一个重要交叉方向.本文对近十几年来这个领域的主要手段之一荧光小分子探针进行粗浅综述,期待引起相关学科同行的兴趣.     

近红外二区有机小分子荧光探针

荧光成像凭借灵敏度高、特异性强等诸多优势在重大疾病的诊疗领域发挥着重要作用.然而传统的近红外一区(NIR-I,700～900nm)荧光成像存在组织穿透性差等问题,限制了其临床应用.近红外二区(NIR-II,1000～1700nm)荧光成像可以极大地减弱生物组织对光的吸收、散射和自发荧光,从而显著提升成像深度及成像效果.在众多NIR-II荧光探针中,有机小分子由于具有毒性低、代谢快等优点正成为该领域的研究热点.作者以近年来NIR-II有机小分子荧光探针的发展为主体,概括了提升探针荧光量子产率的策略,分别就可激活型、多模态成像型和诊疗一体化型NIR-II荧光探针进行分类讨论,系统介绍了近年来该领域内的研究成果,并针对NIR-II荧光探针未来的发展进行了展望.     

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。     

细胞内活性小分子近红外荧光成像探针

近年来,随着生命科学的不断发展,人们对细胞内活性小分子在病理、生理等方面的功能研究越来越深入。荧光成像作为一种直观、原位的可视化观测技术在小分子检测方面得到了广泛应用,其中基于近红外分子与纳米探针的荧光成像技术因具有背景干扰低、对细胞损伤小、样品穿透性强、检测灵敏度高等优点,显示了较好的应用前景。本文评述了近年来近红外荧光探针用于细胞内活性小分子成像检测的应用及进展,主要讨论该类方法在活性氧物质、金属离子、H+、阴离子及巯基化合物的分析应用,并对该方法的应用前景进行了展望。     

基于有机小分子铝离子荧光探针研究进展

铝及其化合物在日常生活中应用广泛,过量的摄入铝,会导致严重的疾病.因而,研究一种可以实时检测铝离子的方法尤为重要.荧光探针具有灵敏度高、选择性好等优点,近年来在金属离子检测中广泛应用.本文在归纳总结Al3检测荧光探针的基础上,对Al3+荧光探针未来的发展方向进行预测.     

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.     

基于有机小分子的焦磷酸根荧光探针研究进展

焦磷酸根(PPi)作为一种重要的生物功能阴离子在生命科学、环境科学、药物领域和化学过程等方面起着非常重要的作用.鉴于荧光分析具有操作简便、灵敏度高等突出优点,设计合成高效的PPi荧光探针成为近年来超分子化学研究的热点之一.综述了近年来PPi荧光识别与传感的多种设计策略与原理,主要包括基于荧光增强或淬灭型识别,激基缔合物识别,荧光指示剂置换,静电或氢键作用识别等.DPA-金属离子络合物,尤其是DPA-Zn2+络合物,作为识别基团对PPi有着显著的亲和性和选择性识别能力.DPA-Zn2+络合物与多种荧光团或者荧光指示剂组合而形成的化学传感体系已经被广泛应用于PPi荧光识别与传感.     

内质网靶向型有机小分子荧光探针的研究进展

内质网是真核细胞中重要的细胞器,参与多种蛋白质、糖原、脂类及胆固醇类物质的合成和分泌.内质网由细胞质中单层膜包围而成,具有由扁平膜囊、膜管以及膜泡相连形成的三维网状结构.对内质网生理形态的研究有助于攻克某些代谢疾病.荧光探针技术在细胞器定位方面由于其光学性质良好,特异性定位效果突出,广泛地用于细胞器的结构探究和活动追踪.内质网荧光探针可分为两类:一类是单功能的内质网定位探针;另一类是多功能内质网探针,具有定位和检测内质网中活性物种、内质网形态和环境的多重功能.总结与评述了近年来重要的内质网探针的结构、功能和生物应用,阐述了内质网荧光探针多样的定位机理,展望了内质网荧光探针在生命科学研究领域的发展趋势.     

检测活性硫物种小分子荧光探针的研究进展

总结了近两年来检测生物硫醇、H_2S以及SO_2衍生物荧光探针的研究现状,着重讨论了探针设计的传感机制、传感性能和生物应用方面的特征。检测生物硫醇方面,主要介绍了涉及多反应位点的多通道探针用于区分谷胱甘肽(GSH)、半胱氨酸(Cys)和同型半胱氨酸(Hcy);检测H_2S方面,重点介绍了基于叠氮基还原和亲核反应这两种机制设计的探针;检测SO_2衍生物方面,主要总结了根据迈克尔加成法和醛的加成机制设计的探针。这为构建新型荧光探针以研究活性硫物种的生理和病理作用奠定了基础。     

有机小分子荧光探针对甲醛的识别及其应用

甲醛不仅用作工业化学品,也是调节人体生理活动的必要代谢产物。但是,人体从外环境过量的摄入甲醛或者内环境甲醛代谢的不平衡,会造成器官癌变和老年痴呆等重大疾病。有机小分子荧光探针以其高灵敏度、高选择性、可视化和原位检测等特点,使其在生物体内外甲醛检测和生物成像领域具有应用优势,同时也为实际产品中甲醛的痕量检测提供一种新方法。近五年来,甲醛荧光探针得到了快速的发展。本文主要从甲醛荧光探针的反应类型、生物体中甲醛的荧光成像以及在实际样品(商品)检测应用三个方面,介绍有机小分子荧光探针对甲醛的识别和应用。最后总结指出,不同类型的有机小分子荧光探针在不断开发、结构优化和光学性能提升及满足辅助生物医学方向长期性研究的同时,也能拓展应用范围,达到短期内对实际产品中甲醛快速(原位)检测的目的。     

含磷小分子荧光探针的研究进展

阐明生物内各种相关活性物质及其实时变化、生理分布与生物功能是探索自身与生命奥秘的重要组成部分。化学荧光探针是该领域研究的重要工具之一。含磷荧光探针因具有较强的还原性、良好的水溶性与生物相容性,可利用其特异性化学反应或者物理作用检测细胞内各种特定的分析底物。近几年基于不同含磷官能团荧光探针的研究取得了较大进展,本文对相关研究进行了梳理,对含磷官能团类的荧光探针进行归纳总结:主要包括2-(二苯基磷)苯甲酸酯类、磷酸酯类、二苯基磷酰类和三苯基磷阳离子等类型荧光探针,为进一步探索构建新的含磷基团荧光探针提供借鉴与参考。     

整合荧光成像和化疗的有机小分子诊疗探针的研究进展

将诊断与治疗功能结合为一体是当前应对癌症的一种新兴策略. 诊疗一体化作为一种潜在的新型医学诊治方式, 在快速获得体内信息、 改善生物分布、 减少剂量和降低毒副作用等方面具有潜在的应用前景. 荧光成像被广泛应用于医学诊断, 近年来近红外荧光成像技术得到飞速发展, 在活体成像方面具有较好的穿透深度和成像分辨率. 本文综合评述了部分整合荧光成像和化疗的有机单分子诊疗试剂的相关研究, 并对诊疗一体化探针的未来研究进行了展望.     

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.     

共价组装类小分子荧光探针

"共价组装"类反应型分子探针的核心特点是待测底物能引发两个分子片段之间的反应,进而在检测体系原位组装出染料的推拉电子共轭链,并产生一个高灵敏的信号.在本课题组提出"共价组装"的概念之前,已有多种此类探针被报道.本文对不同时期、不同课题组的具有"共价组装"特点的典型探针和检测试剂进行了总结.     

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.     

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.     

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。     

荧光染料探针分子对变异细胞的识别

介绍了变异细胞的结构特征、细胞识别与荧光标记技术以及荧光染料探针分子标记细胞的方式。简述了荧光染料探针分子用于变异细胞组织的标记与识别的研究新进展。并针对目前荧光染料探针分子的应用现状,分析了未来的发展趋势,包括增强荧光染料探针分子与人体组织的相容性、靶向性,提高其灵敏度,降低毒性等的方法和途径。简述了固相合成分离技术用于探针分子的制备与纯化的优越性。