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。     

生物分析中近红外荧光探针进展

本文评述了10余年来方酸菁类、花菁类、噻嗪类、E嗪类、罗丹明类、BODIPY及酞菁等近红外荧光探针的发展。按其种类分别讨论了试剂结构与性能之间的关系,并介绍了它们在生物分析中的某些应用。引用文献42篇。     

近红外Cu2+比率荧光探针合成及其细胞成像

基于罗丹明染料和菁染料衍生物,设计合成了一种新型近红外比率Cu2+荧光探针(RCy7).通过核磁共振和质谱对其结构进行了表征.详细研究了该荧光探针对Cu2+的光学识别性能.在体积比为1∶1的乙腈/Tris-HCl(20 mmol/L,pH=7.2)缓冲溶液中,探针RCy7显蓝色且在722 nm波长处有较强的荧光发射峰,...     

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...     

基于尼罗红类ONOO-近红外荧光探针的开发及其成像应用

过氧亚硝酸根(ONOO^-)在氧化应激和炎症过程中的生成与细胞损伤、炎症反应和免疫调节等密切相关,因此,开发高灵敏且高度选择性的ONOO^-检测方法对于深入理解疾病发生和发展机制、提高疾病的早期诊断和治疗水平具有极其重要意义.设计合成了一种选择性检测ONOO^-的新型荧光探针NR-Pro.该探针通过使用烷基链将2-羟基尼罗红衍生物(NR-OH)与4,4’-氮杂二基二苯酚基团有机结合,在ONOO^-作用下,释放出近红外染料NR-OH.实验研究表明,该探针在658 nm处对ONOO^-表现出显著的“OFF-ON”型荧光信号响应,且对ONOO^-浓度在0～10μmol/L范围内呈现良好的线性关系,检出限低至17.7 nmol/L.这项研究进一步证实了NR-Pro探针在检测RAW264.7细胞中外源和内源ONOO^-方面具有优良的成像能力,这为早期诊断和治疗疾病提供了新的思路.     

近红外荧光探针天青A检测DNA

近红外荧光探针天青A(AZ)可与DNA结合,结合常数为K=5.90×105L/mol,结合位点数n=0.94碱基对。利用在pH=8.0的tris-HCl缓冲体系中,DNA浓度与天青A的荧光强度呈线性关系,在近红外区建立测定核酸的方法。其检测下限为0.064mg/L;线性范围为0.064~26mg/L(r=0.9942)。本方法具有测试简单、背景干扰小、灵敏度高等优点。     

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.     

红光/近红外光硫醇荧光探针

小分子生物硫醇,包括半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH),在生理活动中扮演了重要的角色,其浓度的异常变化常与多种疾病息息相关,因此对其进行检测就显得尤为重要.近几年来,荧光探针因具有操作简便、时空分辨率高、损伤小和可视化等优势,在硫醇的识别领域成为了研究热点之一.而在已报道的众多的硫醇荧光探针...     

用于细胞核成像的2,7-BHVC双光子荧光探针

分别合成了2,7-双(1-羟乙基-4-乙烯基吡啶) 咔唑碘盐(2,7-BHVC)与3,6-BHVC, 进行了荧光性能和细胞核成像测试, 结果表明, 2,7位的Ф×δ是3,6位的2.8~3.6倍, 染色实验也证实了2,7-BHVC有特定成像细胞核的能力.     

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.     

特异性识别半胱氨酸荧光探针的合成及细胞成像研究

基于光诱导电子转移(PET)机制,利用Cys亲核性较强,能够与探针分子发生亲核取代反应,使丙烯酰基离去,使探针分子体系内PET过程失效,合成了一种特异性识别半胱氨酸的荧光探针。当向探针溶液分别加入多种测试物时,除与Cys结构类似的Hcy和GSH会引起探针溶液微弱的荧光变化外,其他氨基酸均不会引起探针溶液荧光强度的变化,该探针对Cys具有良好的选择性和灵敏度,可在生理条件下检测Cys,并且区分Hcy和GSH。同时,该探针成功实现了细胞内Cys的荧光成像,为在生物学及医学中的实际应用建立了一种特异性识别Cys的分析方法。     

pH响应型近红外菁类荧光探针的合成及细胞成像

癌症的早期诊治是提高癌症患者治愈率的关键。但传统的"always on"型显影剂存在自身背景干扰且易造成"假阳性"等问题。本文利用肿瘤细胞具有弱酸性这一特性,设计合成了p H激活型不对称菁类荧光探针,并选用氨基葡萄糖作为修饰基团以增强探针母体的水溶性并赋予其肿瘤靶向性。该探针具有p H调控的"off-on"可逆的近红外荧光特性,以及与肿瘤弱酸性微环境相吻合的p H响应范围。此外,探针的浓度高达1.0×10~(-5)mol/L时仍未表现出明显的细胞毒性。该探针在细胞水平实现了肿瘤细胞弱酸性微环境的特异性成像。     

A NIR-II Photoacoustic Probe for High Spatial Quantitative Imaging of Tumor Nitric Oxide in Vivo

Nitric oxide (NO) exhibits both pro- and anti-tumor effects. Therefore, real-time in vivo imaging and quantification of tumor NO dynamics are essential for understanding the conflicting roles of NO played in pathophysiology. The current molecular probes, however, cannot provide high-resolution imaging in deep tissues, making them unsuitable for these purposes. Herein, we designed a photoacoustic probe with an absorption maximum beyond 1000 nm for high spatial quantitative imaging of in vivo tumor NO dynamics. The probe exhibits remarkable sensitivity, selective ratiometric response behavior, and good tumor-targeting abilities, facilitating ratiometric imaging of tumor NO throughout tumor progression in a micron-resolution level. Using the probe as the imaging agent, we successfully quantified NO dynamics in tumor, liver and kidney. We have pinpointed an essential concentration threshold of around 80 nmol/cm³ for NO, which plays a crucial role in the “double-edged-sword” function of NO in tumors. Furthermore, we revealed a reciprocal relationship between the NO concentration in tumors and that in the liver, providing initial insights into the possible NO-mediated communication between tumor and the liver. We believe that the probe will help resolve conflicting aspects of NO biology and guide the design of imaging agents for tumor diagnosis and anti-cancer drug screening.     

可激活的NIR-Ⅱ探针用于肿瘤成像

波长位于1000~1700 nm之间的近红外窗口,通常被称为第二近红外(NIR-Ⅱ)窗口,在生物成像方面(荧光成像、光声成像等),该窗口展现出强大的吸引力。相比在可见光(400~700 nm)区域和第一近红外(NIR-Ⅰ,700~900 nm)窗口的传统成像,NIR-Ⅱ生物成像提供了分辨率高和穿透深度深等优点。但是,目前大多数“always-on”探针,并不能实现更高的信噪比。肿瘤微环境响应型智能药物的成像只在肿瘤中触发,可以克服这一局限性。因此,应充分结合肿瘤微环境和NIR-Ⅱ智能响应探针,充分发挥两者的优势,提高肿瘤的精准诊断。本文从不同的病理参数综述了可激活的NIR-Ⅱ荧光探针在生物成像中的最新研究进展,并对这一新兴的领域所面临的机遇和挑战提出看法。     

基于香豆素-肟的次氯酸根探针的设计、合成及荧光成像应用

通过将香豆素的2-位内酯转化为肟基,设计、合成了一种用于基于香豆素-肟类的次氯酸根荧光探针Cou-HC.Cou-HC不仅对次氯酸根表现出快速和高选择性响应的特点,而且探针氧化后的产物不会与生物硫醇等发生反应,从而可以避免生物硫醇对于次氯酸根响应的干扰.细胞成像实验结果表明,探针可以对RAW 264.7细胞中内源性和外源...     

一种耐光漂白的碳菁型pH荧光探针的合成与细胞成像

设计合成了一种引入多个氯原子取代的耐光漂白的碳菁型pH荧光探针(CyCl4), 在500 nm波长光的激发下, 该探针具有530和596 nm两个波长的荧光峰, 其中的596 nm荧光峰在pH 8.5环境中具有最高的荧光信号值, 在pH<8.1和>9.8的条件下则荧光很弱, 通过密度泛函方法计算这三种荧光状态分别对应的三种构象结构A, B和C, 而结构B中的两个磺酸基构成分子内氢键而具有共面性几何构型, 共轭程度最好, 因而其荧光发射能力最强. 测量了该探针的荧光量子产率、瞬态荧光光谱和耐光漂白性能, 其耐光漂白性能强于一般染料型荧光探针. 最后将该探针应用于前列腺癌活细胞荧光成像, 并发现其在细胞膜表面的聚集现象.     

A Dendron-Based Fluorescence Turn-On Probe for Tumor Detection

Specifically amplifying the emission signals of optical probes in tumors is an effective way to improve the tumor-imaging sensitivity and contrast. In this paper, the first case of dendron-based fluorescence turn-on probes mediated by a Förster resonance energy transfer (FRET) mechanism is reported. Dendrons up to the fourth generation with a hydrophilic oligo(ethylene glycol) scaffold are synthesized by a solid-phase synthesis strategy, and show precise and defect-free chemical structures. To construct the fluorescence turn-on probe, one Cy5.5 molecule is conjugated to the focal of a G3 dendron through a robust linkage and eight Black Hole Quencher 3 (BHQ-3) molecules are conjugated to its periphery through a PEG chain bearing a reductively cleavable disulfide linkage. By in vitro and in vivo experiments, it is demonstrated that the fluorescence of the dendron-based probe can be activated effectively and rapidly in the reductive environments of tumor cells and tissues, and the probe thus exhibits amplified tumor signals and weak normal tissue signals. Compared with the reported nanoscale turn-on probes, the dendron-based probe has several significant advantages, such as well-defined chemical structure, precisely controllable fluorophore/quencher conjugation sites and ratio, desirable chemical stability, and reproducible pharmacokinetic and pharmacological profiles, and is very promising in tumor detection.     

Probe Design for the Effective Fluorescence Imaging of Intracellular RNA

Over the past two decades, the spatiotemporal analysis of fluorescently labeled single RNA species has provided a broad insight into the synthesis, localization, degradation, and transport of RNA. To elucidate the dynamic behavior of functional RNAs in living cells, researchers throughout the world have proposed numerous fluorometric strategies for intracellular RNA imaging. Because, like most other biological molecules, RNA is intrinsically nonfluorescent, the development of methods for the labeling of RNAs of interest with fluorescent molecules is essential. Several artificial tag sequences have been attached onto the 3′ end of target RNAs and used as scaffolds for interacting with their fluorescent counterparts. In this Personal Account, we focus on the methods that have been developed to show how RNAs expressed in cells can be labeled and visualized by fluorescent proteins, small molecules, or nucleic acids. Each of these methods is designed to increase the sensitivity and specificity for imaging or to decrease the background fluorescence.