缺氧响应荧光探针的成像及治疗应用

由于肿瘤内部细胞远离血管, 其氧气消耗量远远超出血液供应量, 因此容易导致肿瘤缺氧. 肿瘤缺氧会引发肿瘤扩散加速、 诱导某些基因过表达及产生药物抗药性等问题. 基于此, 发展性能优异的缺氧响应荧光探针对肿瘤的诊断和治疗具有重要意义. 本文对缺氧响应荧光探针在成像及治疗方面的应用进展进行了综合评述, 介绍了硝基、 偶氮键和醌3种常用的缺氧响应基团, 并探讨了它们在缺氧微环境下的识别机理; 介绍了缺氧响应荧光探针的构建及其在生物成像方面的最新研究成果; 总结了缺氧响应荧光探针在基因治疗、 光动力学治疗、 化学治疗及协同治疗方面的研究进展; 展望了缺氧响应荧光探针在临床诊断和治疗方面的应用前景.     

荧光碳点探针的合成、性质及其在生物成像中的应用

荧光碳点探针是近几年来发展起来的一种新型荧光探针，具有传统有机染料、荧光染色蛋白及一般荧光纳米材料无法比拟的独特优势，如具有良好的水溶性、化学惰性、低毒性、易于功能化、抗光漂白性、可调谐和生物相容性等优异性能，因而引起研究者的广泛关注。目前已发展水热法等近十种较为经济便捷的方法，可进行大规模的荧光碳点制备，在细胞功能研究及细胞表面和内部功能分子的探测、组织的成像、病菌的定位等方面得到了较为广泛的应用。笔者对近年来荧光碳点的合成方法、依赖于碳点尺寸和波长等性质的发光性能，以及荧光碳点在生物成像等方面的应用作一简要综述，并对其在药用植物病理方面的应用提出展望，期望为丰富荧光碳点在生物成像领域的应用提供一定的借鉴和参考。     

生物小分子成像用双光子荧光探针

生物体内活性小分子(生物小分子),不仅数量多,涉及到无机小分子,如SO_2,H_2S,NO与CO等,而更多的是有机小分子,如单煻、低聚糖、激素、辅酶、甘油、刺激因子、调节因子和维他命等;而且在病理、生理等方面有着至关重要的功能,发挥着举足轻重的作用,直接影响身体健康与疾病的发生.因此,对生物体内小分子的实时观测和监控是十分必要的,而双光子荧光探针正是实现这一目标的必选锐器.双光子荧光探针的定点激发、高横向与纵向分辨率、无光漂白性、无光致毒性和组织深度成像等诸多优点而彰显其无与伦比的优越性,可以很好地对细胞或组织内的生物小分子进行实时动态三维观测和监控.综述了近5年来相继开发的CO、单糖(葡萄糖、β-半乳糖苷酶)、SO_2、硫化氢、NO、过氧(硫)化物、硫醇/硫酚、~1O_2、甲醛、HNO、HClO、O_2~(·-)和ONOO~-等双光子荧光探针,系统全面地剖析了这些双光子荧光探针的传感机制,并展望了生物小分子显微用双光子荧光探针的发展与愿景.     

肿瘤特异性多肽探针及其在生物成像中的应用

肿瘤是由细胞、细胞外基质及微环境等多因素组成的复杂系统,不同因素在肿瘤的发生和发展中发挥关键作用.肿瘤细胞、细胞外基质及微环境的特异性分析对于肿瘤的精准诊断和靶向治疗至关重要.多肽探针具有特异性高、生物相容性好、组织穿透能力强和易于制备等优点,已被广泛用于肿瘤的特异性成像研究.本文综述了多肽探针对肿瘤细胞、免疫细胞等细胞靶点的特异性成像;并介绍了以胶原蛋白、纤维蛋白等外基质蛋白为靶点的肿瘤特异性多肽探针的成像研究.本文还总结了对肿瘤微环境中弱酸性、高酶活性等因素响应的肿瘤特异性多肽探针及其生物成像应用.最后,本文总结并讨论了肿瘤特异性多肽探针所面临的挑战与机遇,展望了其在肿瘤精准诊断和个性化治疗领域的前景.     

一氧化氮响应性高分子荧光探针的构筑及其细胞内成像应用

一氧化氮(NO)是一种普遍存在的生理信号分子,但利用NO作为触发方法来精细调节仿生聚合物的自组装行为的研究却很少.本工作报道一种独特的具有一氧化氮(NO)反应特性的新型pH响应双亲水性嵌段共聚物(doublehydrophilicblockcopolymer,DHBC),其中NO可以自发地触发聚(寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯)-嵌段-聚(NO响应性基元-共-7-硝基苯并呋咱衍生物)(POEGMA-b-P(APUEMA-co-NBD))双亲水嵌段共聚物,分别在酸性和中性环境中发生自组装和形态转变.在引入荧光团之后,这些转变还可以和NO存在下光致诱导电子转移过程被阻断导致荧光增强相关联,从而提供了观察细胞内NO的机会.     

有序组装型荧光小分子探针及其生物成像应用研究进展

基于小分子探针的荧光成像分析具有灵敏度高、操作简便、响应速度快、样本损伤小和时空分辨率高等优势,是在细胞和活体水平获取生化信息的有力手段.其中,有序组装型小分子荧光探针以其独特的组装方式和识别模式,表现出比传统小分子荧光探针更优异的成像性能(如抗扩散能力强、成像对比度高、光稳定性好以及环境干扰小等),从而引起研究工作者的广泛关注.本文总结了几类常见的有机染料聚集体及相应小分子荧光探针在生物成像领域的应用.随后,着重介绍了以2-(2-羟基苯基)-4(1H)-喹唑啉酮(HPQ)及其衍生物为代表的氢键驱动有序组装的有机染料组装体的设计、优化策略及其在生物医学领域应用中的最新进展.最后,对有序组装型荧光小分子探针在设计和应用方面存在的问题进行了讨论,为新型有序组装型荧光小分子探针的设计提供了思路.     

一种检测肼的纳米粒子探针及其生物成像应用

肼是一种广泛使用的化工原料,但它也是一种有毒化学品,对人类健康和环境安全有着严重威胁.因此,开发一种方便、快速检测肼的方法具有重要的意义.本文制备了一种芘甲醛纳米粒子探针,其能和肼快速反应,从而使探针的荧光信号发生变化,实现对肼的荧光检测.该探针检测肼具有高选择性和灵敏度,并成功地应用于HeLa细胞和斑马鱼中肼的成像.     

稀土功能化纳米材料在荧光探针及生物成像领域中的应用

纳米技术近年来发展迅速,各种纳米材料在现代科学和技术中扮演着重要的角色。然而,单一功能的纳米材料其应用往往是比较有限的,为了赋予纳米粒子更加丰富与高效的功能应用,功能复合的纳米材料成为了一个重要的研究热点。稀土离子由于其特殊的光学及磁学性质而受到了广泛的研究。近年来研究表明,利用稀土离子对纳米材料进行功能化可以有效地提高稀土离子的稳定性,同时赋予纳米材料更加丰富的功能。这种复合纳米粒子从很大程度上扩展了传统纳米材料的应用范围,使其在生物成像、识别、检测、治疗等众多领域都有着重要的应用价值。本文综述了不同纳米材料与稀土离子复合的研究进展,探讨了各种稀土复合纳米材料的设计思路,为进一步研究多功能稀土复合纳米粒子提供了理论基础。     

高选择性半胱氨酸荧光探针的合成及生物成像

生物巯基分子在人体生理和病理过程中发挥着重要作用。因此,专一性识别生物巯基分子在生命科学领域具有非常重要的应用价值。我们利用醛基作为巯基识别基团进行成环反应,合成了一种新型的荧光增强型半胱氨酸(Cys)荧光探针,其结构用核磁共振氢谱、质谱以及红外光谱进行表征。该探针分子具有合成简单、选择性好、光稳定性好等优点,本身无色,无荧光,与Cys作用后,紫外吸收光谱蓝移约15nm,荧光强度增强105倍,荧光颜色由无色变为深蓝色,可实现裸眼观测且能进行活细胞成像。     

脂质响应型探针用于动脉粥样硬化成像及治疗的研究进展

动脉粥样硬化是心血管疾病的主要威胁之一, 可能导致如急性心肌梗死在内的急性冠状动脉综合征、 卒中, 甚至猝死等一系列严重的不良后果. 脂质的异常积累是动脉粥样硬化的标志之一, 有必要观察它们在体内的数量、 定位和分布. 荧光探针具有可操作性强、 高时空分辨率和与活体生物相容性佳的优点, 有望成为了解动脉粥样硬化中的脂质功能的有利工具. 本文综合评述了基于罗丹明、 香豆素、 氟化硼二吡咯(BODIPY)、 1,8-萘酰亚胺等有机框架结构以及金属配合物的脂滴特异性光学成像探针的研究进展, 并重点介绍了其在动脉粥样硬化斑块成像、 手术导航及治疗等领域的应用. 最后, 对该研究领域进行了总结和展望, 希望可为相关研究提供有益参考.     

纳米金生物探针及其应用

纳米技术与生物技术的融合,使纳米生物技术获得了很多重要的进展.纳米金作为研究较早的一种纳米材料,其在纳米生物探针方面的应用是最近几年较为活跃的研究方向.本文评述了近年来纳米金探针在生物分析中的应用及进展,阐述了纳米金与生物大分子作用的机理,介绍了纳米金探针在核酸分析、免疫分析、单细胞分析和靶向药物载体4个方面应用的最新进展,并对其未来的发展方向进行了展望.     

纳米金生物探针及其应用

纳米技术与生物技术的融合,使纳米生物技术获得了很多重要的进展.纳米金作为研究较早的一种纳米材料,其在纳米生物探针方面的应用是最近几年较为活跃的研究方向.本文评述了近年来纳米金探针在生物分析中的应用及进展,阐述了纳米金与生物大分子作用的机理,介绍了纳米金探针在核酸分析、免疫分析、单细胞分析和靶向药物载体4个方面应用的最新进展,并对其未来的发展方向进行了展望.     

近红外二区荧光探针在生物成像领域的研究进展

荧光技术具有操作简便、分辨率高且可实现实时成像等特点,已被广泛应用于生物医学检测和成像领域,其中,近红外二区荧光染料(NIR-Ⅱ,10001700 nm)由于其发射波长较长,光散射和组织自发荧光干扰较少,在生物组织成像中具有更高的时空分辨率和更深的成像深度。 本文主要介绍了基于近红外二区荧光探针的设计原理及其在生物成像领域的研究现状,并对其发展作了进一步展望。     

CT成像纳米探针设计及应用

X射线计算机断层扫描技术(X-ray computed tomography,CT)是目前临床医学诊断中最为重要的工具之一.临床使用的CT造影剂主要是一些有机碘类小分子,但是这类小分子造影能力有限、体内循环时间短,极大地限制了CT成像技术在疾病诊断中的应用.相比之下,CT成像纳米探针不仅极大地提升了造影能力,同时具有更好的生物相容性和更长的体内循环时间.更重要的是,其表面易修饰特性有助于多功能成像探针的构建.本文针对近年来CT成像纳米探针的设计及应用进行了简要介绍,并展望了其未来的发展方向.     

方酸菁荧光探针的应用研究进展

功能性方酸菁染料具有独特的D-A-D共轭结构,其在可见光和近红外区域有强烈的吸收和荧光发射。方酸菁染料作为近红外荧光探针母体被应用于蛋白质、氨基酸、一些生物小分子、环境污染物及金属离子等的检测。本文结合课题组近几年工作综述了方酸菁染料在蛋白质、氨基酸、生物小分子、阳离子和其它物质检测方面的应用。     

纳米生物传感器探针材料：合成、组装及应用

生物传感器因选择性高、分析速度快、准确度高等特点,在生物医学、环境监测及食品安全等领域应用广泛.纳米探针材料是生物传感器中的核心部件,对检测信号的输出和放大,起到至关重要的作用.本文总结了近十年来本团队利用智能高分子精准调控纳米粒子合成的研究成果,发展了多种生长模式,量身定制出三十多种高效可医用探针材料;通过智能高分子修饰纳米探针表面,实现了不同维度(1D、2D和3D)的宏观可控自组装.最后,基于设计的探针材料及其组装结构,构建了一系列生物传感器,探索了其在食品安全检测和医疗诊断领域的应用.     

基于长余辉纳米发光探针的生物传感检测和成像

长余辉纳米粒子由于其特殊的发光现象、超长的余辉寿命、可实现免原位激发以及光谱发射区域可被调控至生物光学透明窗口内等特征而被广泛应用于光学传感检测和生物医学成像领域。近年来,长余辉纳米发光探针的合成和应用吸引了光谱学、声子学、光化学、材料科学领域的极大关注。本文对长余辉纳米分子探针的合成方法、颗粒表面功能化及其作为靶向探针在体内和体外进行传感检测及活体成像的应用进行深入探讨。本文主要讨论Mn~(2+)和Cr~(3+)掺杂的红色-近红外发光纳米材料,特别是镓锗酸盐,其具有强烈的近红外持续发光,超过两周的余辉寿命更适合于生物成像的应用。功能化的红色近红外长余辉纳米材料为长期实时监测体内生理学过程和疾病的诊断提供有前景的技术平台。最后本文对长余辉材料应用面临的挑战和未来的发展趋势进行了展望。     

基于ESIPT机理的近红外硫醇探针及其生物成像研究

本文利用激发态分子内质子转移(ESIPT)过程可产生长波长酮式发射的特点,以HBT(2-(2’-羟基苯基)苯并噻唑)为骨架,2,4-二硝基苯磺酸基作为硫醇位点掩盖酚羟基,与丙二腈缩异佛尔酮通过共轭双键相连,构建了近红外硫醇探针SYN.该探针实现了近红外区对硫醇的定量检测,并在细胞水平上对硫醇进行了成像研究.