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.     

纳米荧光探针用于核酸分子的检测及成像研究

核酸,包括脱氧核糖核酸和核糖核酸,在生物的生长、发育、突变、炎症、癌症等正常或异常的生命活动中发挥着重要的作用,它们的异常表达与多种疾病的发生、发展也密切相关.因此,发展准确、有效的方法实现核酸分子的检测,对深入探究核酸的功能调控以及相关疾病的早期检测与治疗都具有重要的意义.荧光检测法与荧光成像技术具有灵敏度高、时空分辨率高等优点,为实时、准确的检测核酸分子提供了有力的工具.本文着重综述了近年来发展的纳米荧光探针用于疾病相关核酸分子的检测与细胞和活体成像工作的研究进展,最后提出了进一步构建新型纳米荧光探针用于核酸检测面临的挑战、未来发展方向与展望.     

线粒体荧光探针研究新进展

近年来,许多基于有机小分子既能定位于线粒体又能够检测线粒体内各类活性小分子的双功能线粒体荧光探针被相继报道,成功地实现了线粒体内多种活性物种的检测和可视化成像,这些物种包括活性氧、还原性物种、金属离子、质子、阴离子等.为进一步对线粒体内特定活性小分子进行组织及活体内无创检测与成像,性能优良的双光子及近红外探针的设计合成备受瞩目.围绕近年来出现的线粒体荧光探针依据检测对象进行总结与评述,展望了线粒体荧光探针在癌症等病症的前期诊断和后期治疗方面的发展趋势.     

基于切割反应的二茂铁类荧光探针的设计及其在次氯酸的细胞成像分析中的应用

次氯酸(HOCl)是一种重要的活性氧(ROS)物种.在噬菌细胞中,髓过氧化物酶-H_2O_2-Cl~-体系产生的HOCl可杀死病原体,但强氧化性的HOCl也会对生物体产生损伤,并与一系列疾病相关.因此,设计合成HOCl的高选择性荧光探针,进而发展在体、成像分析方法对于深入揭示HOCl的生物功能具有重要的意义.     

用于检测生物体系中线粒体活性氧的荧光探针（英文）

线粒体不仅是细胞的能量单元,还是重要的活性氧产生场所。线粒体内的活性氧与正常的生理功能和人类疾病具有紧密的联系,包括细胞信号传导,损伤核酸蛋白质以及诱导氧化应激。然而,线粒体活性氧和细胞病态之间的复杂联系还研究得不够透彻。有效检测线粒体内活性氧的手段有助于研究线粒体内活性氧在各种人类疾病中所起的作用。近年来,发展了许多具有高灵敏度和选择性的荧光探针用于检测线粒体内活性氧。基于这一点,我们综述了用于选择性检测线粒体内活性氧的小分子荧光探针的研究进展,并详细讨论了荧光探针的设计、合成、特点及其应用。     

线粒体中无机物种的探测与线粒体功能的干预

线粒体是细胞内微小的细胞器,它通过产生ATP为细胞运转提供几乎全部所需的能量.线粒体广泛参与信号传导、能量代谢、自噬凋亡等细胞过程,对维持生物体正常生理功能至关重要.同时,其功能损伤也与癌症、阿尔兹海默症等多种疾病的发生和发展密切相关.线粒体功能需要在多种蛋白质和无机物种共同参与下才能完成,所以及时了解这些物种的分布和变化情况对维护线粒体生理功能非常重要.线粒体功能又可利用金属配合物的独特理化性质来进行干预或调控,从而实现预防或治疗疾病的目的.本文以探测线粒体无机物种和调控线粒体功能为主题,综述了近年来我国研究者在该领域取得的一些代表性研究成果,同时提出了发展中存在的问题和面临的挑战.     

有机小分子探针对过氧亚硝酸根离子的荧光检测响应机理的研究进展

过氧亚硝酸根离子（ONOO-）是非常活跃的活性氧（ROS）和活性氮（RNS）物种,因具有高氧化性和强硝化性而备受关注。ONOO-作为一种重要的生理活性分子,其在体内的水平异常会损害细胞中的蛋白质和DNA,从而导致生物体内炎症和其它严重疾病的发生。近年来,研究者利用荧光检测技术实现了对生物活性分子的快速且灵敏的监测,并借助成像工具进行了高分辨率示踪,其中开发了许多用于检测ONOO-的有机小分子荧光探针。本文评述了近年来基于分子内电荷转移（ICT）、光诱导电子转移（PET）、荧光共振能量转移（FRET）和激发态分子内电荷转移（ESIPT）等多种荧光响应机理构建的ONOO-荧光检测方法的最新研究进展。     

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.     

金纳米笼探针用于线粒体成像和光热损伤细胞

线粒体是许多细胞行为的关键调节细胞器,线粒体膜电位降低被认为是细胞凋亡所发生的最早事件之一,因此线粒体成像及其膜电位的检测分析,对疾病的检测与治疗有重要的科学意义.采用金纳米笼(Aunanocages,Au NCs)介导的光热损伤与温度敏感的药物释放相结合,开发了一种线粒体靶向的荧光纳米探针AuNCs/PLEL/JC/KLA.引入一种线粒体靶向肽(KLAKLAKKLAKLAK,KLA),作为纳米探针的“指向标”,指引着探针特异地靶向到细胞线粒体部位,随后在近红外光的照射下, AuNCs吸收光能转化为热量,实现光热介导的细胞损伤.同时,高温促使外层温敏水凝胶发生凝胶-溶胶转变,实现荧光染料(JC-10)的释放.所释放的JC-10荧光染料可根据线粒体的活力表现出两种荧光信号,用于监测线粒体膜电位的变化.总之,该荧光纳米探针不仅实现了线粒体靶向的荧光成像与损伤细胞,同时还可以监测线粒体膜电位的变化.     

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.     

有机双光子线粒体内活性氧荧光探针研究进展

作为真核细胞中最重要的细胞器,线粒体不仅在细胞能量代谢中发挥着重要作用,而且是细胞中活性氧(ROS)的主要来源。细胞内ROS在人体生理和病理过程中发挥着重要作用。大量研究表明,ROS与机体衰老、老年痴呆症、心血管疾病、癌症、神经退行性疾病等密切相关。因此,细胞内ROS的研究引起了人们越来越广泛的关注。荧光成像检测由于具有灵敏度高、操作简单、较高的时间和空间分辨率以及对生物体损伤小等优点而成为检测生物活性分子一种强有力的工具。介绍了有机双光子吸收过程,分析了有机双光子线粒体内ROS荧光探针的研究现状,同时对其今后的发展趋势进行了展望。     

次氯酸荧光探针的研究进展

次氯酸(HCl O)是生物体内重要的活性氧(ROS)之一,在人类免疫功能系统中扮演着重要的角色,有助于对入侵细菌和病原体进行破坏.然而,过量的次氯酸或次氯酸盐会导致组织损伤和一系列疾病,如动脉硬化、关节炎和癌症等.因此,快速、灵敏、选择性检测生物样品中的HCl O相当重要.近年来,由于具备操作简单、检测限低、低毒性、高灵敏度和高选择性等多种优势,荧光探针方法检测次氯酸的研究得到了快速发展.按照不同的荧光基团综述了近几年HCl O荧光探针的设计、合成与应用进展.     

硼酸及硼酸酯类过氧化氢荧光探针的最新研究进展

生物新陈代谢过程中产生的过氧化氢（H2O2）是生命活动所必需的,但是过量过氧化氢的存在可以引发多种疾病,因此对体内过氧化氢的检测具有重要意义.采用荧光探针法,借助激光共聚焦成像技术能够实现对活细胞和组织内的过氧化氢＂实时、可见、定量＂的检测,为深入阐明过氧化氢在生理和病理过程中所起的作用提供了一个重要手段.本文按荧光探针的结构分类,对近几年来以硼酸及硼酸酯基团作为荧光开关的具有高选择性和灵敏度的过氧化氢荧光探针进行了综述,主要探讨其设计思想、作用机制及应用,为过氧化氢探针的设计提供了新思路.     

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.     

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.     

基于氧杂蒽结构可控官能化的荧光探针研究新进展

荧光分子探针技术在表达分子间识别行为及复杂生命和环境体系的内状态信息方面具有非常优异的性能,氧杂蒽及其衍生物螺连隐色体结构变化伴随的分子荧光变换模型,广泛且深入的应用于构建新型功能光敏探针分子.近年来此类探针的合成设计及功能化调控研究异常活跃,新的突破不断涌现.综述了新近基于氧杂蒽及其衍生物的荧光探针在金属阳离子、pH、阴离子识别检测方面的研究进展,并简要阐释了该类探针分子的构筑,识别检测机理以及探针在生物成像和环境监测等方面的应用.     

线粒体靶向的近红外HClO/ClO-荧光探针的研究进展

HClO/ClO-作为细胞质中一种重要的活性氧(ROS),源自线粒体,参与各种生理和病理过程,因此快速有效检测HClO/ClO-具有重要的生物学及生理学意义.荧光分析法因其灵敏度高、响应时间快、选择性高、成本低和操作简便等优点而备受关注.更重要的是,使用荧光探针可以在体外和体内可视化检测.近年来,为了研究HClO/Cl...     

醌氧化还原酶响应型光声探针的合成及其对乳腺癌的成像

醌氧化还原酶(NQO1)是生物体内的一种双电子还原反应的专性催化还原酶.在一些疾病如乳腺癌中NQO1过度表达,因此NQO1可作为生物标志物以观察乳腺癌肿瘤的产生和发展.目前已有一些文献报导用于NQO1检测和荧光成像的荧光探针,但大部分这些探针具有吸收波长较短、背景干扰较强、组织穿透深度较低等不足.为克服荧光探针成像的上...     

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。     

稀土纳米材料在高分辨活体成像及诊疗中的应用

荧光成像具有时空分辨率高、 反馈快、 非侵入和无电离辐射等优点, 是一种重要的生物成像技术. 与传统用于荧光成像的可见光和近红外一区(NIR-I, 600~950 nm)相比, 近红外二区(NIR-Ⅱ, 1000~1700 nm)窗口具有低生物组织散射系数和低生物自发荧光, 采用NIR-Ⅱ光进行活体荧光成像能有效提高成像的分辨率、 信噪比和穿透深度. 稀土纳米颗粒(RENPs)具有大斯托克斯位移、 高化学稳定性、 可调的荧光寿命以及较窄的发射带, 是一种重要的荧光成像探针. 近年来, 一系列具有优异的NIR-Ⅱ发光性能的稀土纳米材料被用于高分辨活体荧光成像. 本文综合评述了近年来RENPs用于高分辨活体成像及诊疗中的研究进展, 概述了RENPs的掺杂调控、 基质晶格选择和复合敏化等NIR-Ⅱ发光增强策略, 介绍了其在多种生物医学场景中的靶向聚集、 荧光传感和疾病治疗等功能, 并总结了其在多路成像、 多模态成像和疾病诊疗中的应用. 最后, 简要分析了RENPs在未来生物医学应用中面临的挑战和发展的方向.