检测汞离子的比色-荧光双通道探针的设计合成及应用

以7-羟基吩恶嗪酮(试卤灵)为荧光团、硫代甲酸苯酯为汞离子(Hg²⁺)识别基团,经一步简单有机合成反应,制备了比色-荧光双通道探针NMP。采用核磁共振氢谱(¹H NMR)、核磁共振碳谱(¹³C NMR)和高分辨率质谱(HRMS)表征了探针结构,利用吸收光谱和荧光发射光谱测试了探针对Hg²⁺的选择性和灵敏度。光谱测试结果表明,探针对Hg²⁺具有较好的选择性和检测灵敏度,检出限(3σ)为17 nmol/L。反应溶液由淡黄色变为紫红色,可对溶液中Hg²⁺进行比色检测,并可用于实际水样中Hg²⁺的检测。采用CCK-8法测试了探针的细胞毒性,结果表明,在探针浓度低于10μmol/L时,细胞存活率高于90%。共聚焦荧光显微成像结果表明,探针具有较好的细胞通透性,可对细胞内Hg²⁺进行荧光成像。     

检测硫化氢分子的荧光探针

硫化氢（H₂S）是继一氧化碳和一氧化氮之后,第三种可在生命体内发挥生理作用的内源性气体信号分子。该气体分子在心血管和神经系统中担负着重要的生理病理调节作用。因此,选择性识别和高灵敏检测生物体内的H₂S具有十分重要的生物医学意义。在生物检测技术手段中,荧光探针法具有选择性好、灵敏度高、对生物样品损伤小以及可实现实时原位检测等独特的优势,故应用荧光探针法检测细胞内H₂S浓度的变化是近年来研究热点之一。本文依据荧光探针与H₂S之间的化学反应类型,将近三年来所研发的H₂S荧光探针按照其母体荧光团进行分类和总结,综述了H₂S荧光探针的研究进展,概述了相关荧光探针的设计理念、检测机理及生物应用,探讨了探针的结构和性能之间的关系,最后展望了H₂S荧光探针的发展趋势和应用前景。     

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。     

一种用于测定F~-的比色和荧光增强型探针

本文利用F~-诱导Si-O键断裂原理,以亚胺香豆素为荧光母体,成功合成了一种比色和荧光增强型F~-探针。由于探针分子结构的自由度较大,探针分子在乙腈溶液中几乎没有荧光,但随着F~-的加入探针分子经历Si-O键断裂及成环反应,生成具有较大共轭结构的环化产物,其荧光光谱在452nm处呈现出显著的荧光峰(荧光增强46倍),溶液的最大吸收峰由315nm红移至410nm(红移95nm),溶液的颜色由无色变为黄色,适用于裸眼检测F~-。同时,相对于其他阴离子(Cl~-、Br~-、I~-、NO_3~-、HSO_4~-、ClO_4~-、Ac~-、H_2PO_4~-),探针分子表现出对F~-较高的选择性和专一性,为F~-浓度的监测提供了一种高效灵敏的分析方法。     

用于检测细胞内谷胱甘肽的比率型荧光探针

设计合成了1种用于检测生物巯基的比率型荧光探针(4),并考察了其对谷胱甘肽的识别作用.在4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)缓冲液中,探针4可与谷胱甘肽快速反应,溶液颜色由淡黄色变为粉红色,从而实现"裸眼"检测,且在608 nm处的荧光信号增强.在1.6×10-5~2×10-4mol/L范围内,探针4能够定量检测谷胱甘肽,检出限为8.9×10-7mol/L.此外,探针4还可用于MCF-7细胞中谷胱甘肽的成像.     

硫化氢荧光探针

简要介绍硫化氢在生命活动中的重要作用。综述了几种新型硫化氢荧光探针的设计与合成,预测了该科研领域的前沿发展趋势。     

香豆素类比率荧光探针的合成及其对亚硫酸盐与硫化氢的区分检测

基于迈克尔加成反应和分子内电荷转移机理设计合成了一个比率型荧光探针MSP,并将其用于对亚硫酸盐和硫化氢的区分检测。强吸电子基团丙二腈的引入,使得探针的吸收和发射波长红移,同时极大地提高了探针与亚硫酸盐的反应速率,实现了对亚硫酸盐的快速检测。当反应时间延长至3 h时,硫化氢的存在使得探针的荧光波长蓝移至510 nm且强度显著增强,探针在两个波长下的荧光比率(I510/I690)增强约260倍,实现了在不同响应时间和不同光谱通道区分检测亚硫酸盐与硫化氢的目的。该探针具有良好的选择性和竞争性,可分别利用吸收强度比值(A464/A572)和荧光强度比值(I510/I690)定量检测亚硫酸盐和硫化氢,两者检出限分别为0.95μmol/L和0.6μmol/L。该探针还能用于对活细胞内亚硫酸盐和硫化氢的荧光成像。     

联苯类比率型荧光探针检测水中硫化氢

以叠氮基为识别基团,4.4'-联苯二甲酸为初始原料,合成了一种可用于H_2S检测的联苯类比率型荧光探针2-叠氮基-4,4'-联苯二甲酸乙酯(WN),并通过~1H NMR、~(13)C NMR以及MS等技术手段对其结构进行了表征。以检测水溶液中硫化氢为目的,系统地研究了其荧光特性。研究结果表明,WN对硫化氢具有高选择性和灵敏度,且对生物硫醇(Cys,Gsh)、活性氧化物(H_2O_2,ClO~-)、各种阴阳离子(H_2PO_4~-,SO_4~(2-),Cl~-,HCO_3~-,CO_3~(2-),Mg~(2+),Zn~(2+),K~+,Ca~(2+),Na~+)有很强的抗干扰能力,在较宽的pH值范围内,仍然表现出良好的荧光性能,在1.1~350μmol/L范围内,NaHS的浓度与荧光强度呈现良好的线性关系,相关系数R~2=0.9943,检出限度为1.07×10~(-6)mol/L。通过对3种不同水样的测试,表明探针WN在水体中H_2S的检测方面具有一定的应用意义。     

香豆素类荧光探针对硫化氢检测的研究进展

硫化氢(H2S)是目前人们发现的第三类生物内源性“气体信使分子”。其及时检测对人类的健康有着非常大的意义。随着荧光探针技术的发展,有机小分子荧光探针受到广大学者的关注。其中,香豆素因其结构简单,荧光量子产率高以及易于功能化而备受青睐。本文根据探针的识别机理综述近三年来报道的香豆素类H2S荧光探针代表性研究成果,并对其进行了展望,为后续设计开发更具实用价值的H2S荧光探针提供一点有益的参考。     

一种可视化检测硫化氢的苯并噻唑类荧光增强型探针

以叠氮基为识别基团,合成和表征了一种苯并噻唑类荧光增强型硫化氢探针(FL),并研究了它的光谱性质.实验结果表明,FL对硫化氢有较高的选择性和灵敏度,且响应快速,抗干扰能力强,细胞毒性低,它的检出限度为8.78×10-7 mol·L-1,在He La活细胞和各种水体样品中对硫化氢的检测表明FL具有潜在的应用价值.     

基于菲并咪唑的ON⁃OFF⁃ON双比色荧光探针及细胞成像

设计合成了对称型菲并咪唑荧光探针PIP-ph-PIP, 并对其结构进行了表征和确认. 随着探针溶液中水体积分数的增加, 探针的聚集程度逐渐增加, 荧光强度先增强后猝灭. 荧光光谱测试结果表明, 在水相体系中探针PIP-ph-PIP能以ON-OFF-ON的方式分别对Ag⁺和SCN^-, Cu²⁺和PO³₄ ^-进行连续识别, 且连续识别效果可通过裸眼比色观察, 其中对Ag⁺识别具有超低检出限(6.1 nmol/L). 结果表明, 探针PIP-ph-PIP可应用于活体HeLa细胞中Ag⁺和Cu²⁺的定性分析及实际水样中Ag⁺和Cu²⁺的定量检测.     

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.     

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.     

用于一氧化氮检测的小分子荧光探针研究进展

生物小分子NO以其重要的生理学和病理学作用受到科学家们的广泛关注。高选择性、高灵敏度、低毒性NO分子荧光探针的设计和开发,在环境检测、食品安全及人体内NO检测等领域具有重要意义。本文以小分子荧光探针对NO的识别机制为主线,从唑环的形成、螺内酰胺开环、还原脱氨、二氢吡啶的芳构化、NO与金属络合物的反应、与非金属Se的反应和亚硝胺的形成出发,综述了近年来NO小分子荧光探针的研究进展。对NO探针设计及其识别性能研究方面的工作进行了总结,并讨论了NO荧光探针今后的设计思路和重点研究方向。     

苯并噻唑类硫化氢荧光探针的合成及应用EI北大核心CSCD

基于光诱导电子转移(PET)机理,以7-硝基-2,1,3-苯并恶二唑为识别基团,苯并噻唑染料为信号表达基团,合成一种荧光增强型的硫化氢荧光探针。经光谱学测试和生物学细胞实验证实,相对于其他测试物质(CO2-3,F-,Cl-,Br-,I-,H2PO-4,NO-3,OAc-,HCO-3,SO2-4,SO2-3,Cl O-,Ca^(2+),Cu^(2+),Mg^(2+),Zn^(2+)),该探针对H2S呈现出良好的选择性和灵敏度。当H2S加入到探针溶液后,溶液呈现出蓝色荧光,在467 nm荧光强度显著增强,同时,加标回收实验证实,探针1可以有效地应用于实际样品中硫化氢的性质分析和测定,具有潜在的实际应用价值。     

基于激发态分子内质子转移的新型聚集诱导荧光探针用于硫化氢的检测及细胞成像

该文使用4-乙酰氨基苯甲醛和碳酸肼一步法合成了一种具有聚集诱导荧光(AIE)特性的高效新型荧光探针1。通过荧光发射光谱、紫外光谱、粒度粒径分析、扫描电子显微镜和DFT理论计算讨论了探针1的AIE特性,证明了探针的发光机理是激发态分子内质子转移(ESIPT)效应。探针1在DMSO-H₂O(1∶9,体积比),p H 7.4(PBS,0.2 mol/L)体系中可定量检测0～25μmol/L范围内的H₂S,检出限为0.27μmol/L。此外,探针1不仅成功用于实际样品中H₂S的检测,还可应用于活He La细胞中外源性H₂S的荧光成像。并将其用于构建超灵敏逻辑门。利用探针1制备的简单便携经济的检测试纸,能够实时有效地视觉检测H₂S。该研究有望为各种生理过程和食品样品中H₂S的检测提供可靠有效的新思路与新方法。     

一种用于细胞核成像的新型双光子荧光探针

本文报道了具有大双光子活性吸收截面的DNA探针BMVEC, 同时首次利用双光子显微镜完成了与DAPI的复染实验, 实验结果证实了BMVEC对细胞核的选择性标记能力.     

一种基于分子内质子转移发色团的硫化氢荧光探针的合成及其生物成像研究

硫化氢在许多生理过程中扮演十分重要的角色,因此检测和成像生物体内的硫化氢具有十分重要的意义。该研究成功制备了一种基于分子内质子转移发色团的硫化氢荧光探针(DHCD)。在PBS-DMSO(磷酸盐-二甲基亚砜,99∶1,体积比,pH 7.45)缓冲溶液中,DHCD的荧光强度与NaHS的浓度在0～10μmol/L范围内呈现良好的线性关系,检出限为0.84μmol/L。该探针对硫化氢的响应具有较大的Stokes位移(～165 nm)、高灵敏度和选择性。此外,合成的探针拥有良好的细胞渗透性和低的毒性,可用于HeLa细胞中硫化氢的荧光成像,在生物分析中具有潜在应用价值。     

一种可检测神经性毒剂的新型比色探针

从实验室自建的化合物库中筛选出2个可检测神经毒剂的比色探针Z1,Z2。紫外光谱实验表明Z1,Z2的紫外吸收波长分别为424,446 nm;加入神经性毒剂模拟剂后,Z1,Z2的紫外吸收波长分别红移至556,542 nm,在3 s以内观察到颜色的显著变化,可实现裸眼识别,2 min内可完全反应。回收率实验表明探针Z1,Z2可以定量检测神经毒剂,Z1的检出限为0.57μmol/L。可将Z1制备成检测试纸用于神经性毒剂梭曼的快速检测。与制式的检测试纸FZZ01相比,Z1试纸具有灵敏度高、变色显著的优势。     

一种基于铜配合物的高灵敏硫化氢荧光探针

作为继NO和CO之后的第三个气体信号分子,硫化氢在生物体内具有许多重要的生理功能,因此发展灵敏度高、选择性好的硫化氢荧光探针以实现其实时跟踪和检测成为研究的热点。本文利用NBD荧光配体构建了一个基于其铜配合物的硫化氢荧光探针。铜离子的荧光猝灭作用使得该配合物探针的荧光很弱,而Na2S(硫化氢供体)的加入可显著增强其荧光。研究表明其他阴离子对配合物探针的荧光影响很小,共存时也不会干扰探针对硫化氢的增强响应。研究认为S2-对铜离子(Cu2+)的高亲和能力促使配合物脱铜可能是其实现荧光增强识别的机制。该探针在1～20μmol·L-1的范围内对H2S具有线性响应能力,而且检测限可达到0.2μmol·L-1,是目前检测限较低的少数探针之一。