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.     

高灵敏线粒体靶向近红外二氧化硫荧光探针的开发及细胞、小鼠成像研究

二氧化硫(SO₂)及其衍生物(亚硫酸盐、亚硫酸氢盐等)作为活性硫物种的重要组成部分,与生命体的生理过程有着密切的关系.此外,摄入过量的SO₂会对呼吸系统造成不可修复的损伤,例如呼吸系统损伤、心脑血管和神经疾病等.近红外发射荧光探针具有较强的组织穿透能力,可以有效地检测活体内的生物分子.因此,设计了一种基于迈克尔加成(Michael Addition)机理的线粒体靶向近红外SO₂荧光探针XA-SO₂.溶液光谱实验表明,该探针XA-SO₂对SO₂有着显著的选择性和灵敏度,并且具有快速检测SO₂的能力.值得注意的是,该荧光探针XA-SO₂具有较好的细胞膜渗透能力,成功检测到了细胞外/内源性SO₂.更重要的是,该探针XA-SO₂能够有效地在细胞的线粒体上富集,有望实现细胞线粒体内SO₂的动态检测.     

用于肿瘤成像的半乳糖/酞菁近红外荧光探针

本文首次报道半乳糖酞菁近红外荧光探针在肿瘤成像方面的应用。以酞菁为荧光发射基团,其在近红外区域有较高的量子产量和光学稳定性,可以解决探针的近红外光学特性;通过半乳糖对酞菁的修饰能够改善探针的溶解性和生物相容性,而且利用半乳糖的肿瘤靶向功能可以提高探针肿瘤主动靶向成像效果。结果表明它对恶性肿瘤具有高特异性结合和高灵敏度的分子探针体系,提高近红外光学分子成像效果。     

基于金纳米棒的生物检测、细胞成像和癌症的光热治疗

由于金纳米棒颗粒独特的可调的表面等离子共振特性,使得金纳米棒颗粒在纳米复合材料和功能化纳米器件的构建、纳米生物技术、生物医学等领域具有广泛而重要的应用前景。本文综述了金纳米棒颗粒的生物检测、细胞成像和癌症的光热治疗方面的最新研究进展,并介绍了金纳米棒颗粒的光学性质和金纳米棒颗粒和几种主要的表面修饰方法,对金纳米棒颗粒在生物应用过程中存在的主要问题进行了讨论。     

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.     

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.     

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...     

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.     

一种快速响应的线粒体靶向荧光探针用于检测活细胞和斑马鱼中的次氯酸盐

以香豆素为荧光团,设计并合成了一种线粒体靶向荧光探针Cou-Py,用于检测ClO^-。由于肟基在激发态的C=N异构化,Cou-Py表现出非常微弱的荧光,能够实现ClO^-促发的脱氧反应,在5 s内实现荧光恢复。此外,Cou-Py对ClO^-表现出高的选择性和低的检测限（6.87 nmol·L^-1）。重要的是,Cou-Py已成功用于检测MCF-7细胞线粒体和斑马鱼幼虫中的ClO^-。     

用于检测生物体系中线粒体活性氧的荧光探针

In addition to being the energy powerhouse of the cell, mitochondria are an important source of reactive oxygen species (ROS) during the process of molecular oxygen metabolism. Mitochondrial ROS are closely associated with normal physiological functions as well as human diseases, and participate in cell signaling, nucleic acid and protein damage, and oxidative stress induction. However, the complicated interplay between mitochondrial ROS and the cellular pathological state has not been fully elucidated. It is expected that research on the mitochondrial ROS undertaking in the molecular pathogenesis of human diseases would benefit from development of efficient tools for the detection of these ROS. In recent years, an increasing number of fluorescent probes for mitochondrial ROS with high sensitivity and selectivity have been developed. Here, we present a review of the recent advances in small molecular fluorescent probes for selective detection of ROS inside the mitochondria. In this review, the design, synthesis, characteristics, and applications of the published fluorescent probes for mitochondrial ROS are discussed in detail.     

智能型金纳米棒荧光探针的制备及其肿瘤细胞成像研究

开发能特异和灵敏检测基质金属蛋白酶-2(MMP-2)的智能型荧光分子探针,对于癌症的早期精准诊断与治疗至关重要。本文基于MMP-2特异性识别的多肽底物,利用一价铜离子催化的"点击"化学反应将荧光素(FITC)和多肽底物GPLGVRGY相偶联,与SH-PEG-COOH修饰的金纳米棒在EDC和Sulfo-NHS的作用下通过酰胺化反应,制备得到一种新的MMP-2特异性响应的荧光共振能量转移(FRET)金纳米棒探针GNR@FITC。体外重组酶检测实验、MTT实验及细胞共聚焦显微成像结果表明,该探针对MMP-2过表达小鼠乳腺癌细胞4T1表现出较好的特异性和检测灵敏度,具有进一步开发应用于乳腺癌早期诊断的极大潜力。     

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.     

同步辐射X射线成像技术在纳米探针细胞成像中的应用

纳米探针在肿瘤的高灵敏成像和高效治疗可视化方面具有重要的应用前景.通过细胞原位成像技术揭示纳米探针与细胞间的相互作用将为其临床应用奠定生物学基础.同步辐射X射线成像技术是研究纳米探针细胞原位摄取、胞内代谢及构效关系的重要方法.本文系统总结了基于同步辐射光源X射线成像技术在纳米探针细胞原位成像方面的研究进展,包括纳米探针的细胞原位成像、亚细胞结构原位成像、细胞原位价态分析、细胞原位定量成像以及细胞原位三维成像.此外,本文还对可用于纳米探针细胞成像的X射线成像技术的发展趋势进行了探讨.     

可用于活细胞线粒体随机光学重构超分辨成像的分子内可逆环化五甲川菁染料探针

基于单分子定位的随机光学重构超分辨成像作为一种先进的光学成像方法,可用于尺寸小于光学衍射极限的生物结构的超清晰成像,为在单分子层面研究疾病的发病机制及寻找精准的治疗策略提供有力研究工具,在生物医学领域有着广泛的应用前景.随机光学重构超分辨成像技术依赖于标记探针的光物理性质,探针需要在大量缓冲试剂及含巯基试剂存在下才能产生稳定光致闪烁进行超分辨成像,获得理想的超分辨成像结果,但是大量缓冲试剂与巯基试剂对活细胞伤害较大,使得其在活细胞的超分辨成像应用上存在困难,而限制了其在生物医学成像领域的进一步应用,因此,需要开发可用于活细胞的单分子定位超分辨成像的新型光学探针.本工作提出了一种新的可用于单分子定位超分辨成像的五甲川菁染料探针,不需要外加成像缓冲液及巯基试剂就可以产生光致闪烁变化.基于此,开发了一种分子内自发开、关环反应的新型五甲川菁染料探针,具有活细胞膜通透性.探针不需要使用缓冲液体系及对细胞有害的含巯基试剂,在低功率单束激光直接照射下产生光致闪烁,探针对活细胞没有产生明显毒性,适合活细胞的超分辨成像.进入活细胞后探针选择性定位于细胞线粒体上,在激光照射下产生光致闪烁,电子倍增电荷耦合...     

基于Nile Red的线粒体靶向性增强型硫化氢荧光探针及其细胞成像

硫化氢作为一类重要的信号分子, 除了在神经系统、炎症应激和心血管等生理系统方面发挥着调控作用之外, 还对线粒体ATP酶的活性和抗氧化应激起着重要的调节作用. 为了实时定量的检测线粒体中的硫化氢, 本文报道了一个可以定位于线粒体并检测外源硫化氢的荧光增强型荧光探针NRS. 探针NRS以尼尔红为母体通过引入吸电子的2,4-二硝基苯结构单元构建了基于光诱导电子转移(PET)机理的荧光探针. 探针NRS表现出快速的硫化氢响应性和较高的硫化氢选择性, 不受其他活性氧、活性氮、阴离子以及金属离子等物种的干扰. 随着硫化钠的加入, 探针NRS的最大吸收峰由565 nm蓝移至550 nm, 溶液由紫色变为红色; 同时在640 nm处的荧光光谱强度不断增强, 当硫化钠的浓度处于32～176 μmol·L^-1范围内, 荧光强度与硫化钠的浓度呈现出较好的线性关系. 细胞染色实验表明, 探针NRS能够进入到细胞内部, 具有细胞膜的透过性; 与Rh123进行共定位成像进一步证明探针NRS能够定位于细胞的线粒体中并检测硫化氢.     

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.     

肝靶向荧光探针用于HepG2细胞中ONOO-的特异性检测

过氧亚硝酸根(ONOO^-)作为重要的生物活性分子,在细胞信号转导和稳态调节等过程中发挥着重要的作用。实现生物体ONOO^-的精准靶向检测,对于深入探索其生理病理机制至关重要。本文以1,8-萘二甲酰亚胺作为荧光发色团、熊去氧胆酸作为肝靶向单元,制备荧光探针N-丙基-4-(4-3α,7β-二羟基-5β-胆甾烷-24-酰肼基)-1,8-萘二甲酰胺(NA),用于人肝癌细胞(HepG2)中ONOO^-的特异性检测。该探针与ONOO^-响应后,其绿色荧光显著增强,且荧光强度与ONOO^-浓度在0～14.0μmol/L范围内呈现较好的线性关系,检测限为0.27μmol/L。该探针具有选择性强、受pH环境影响小和生物相容性好等优点。细胞荧光成像结果表明,该探针对肝癌细胞HepG2具有较好的靶向性,可以对HepG2细胞中外源性和内源性ONOO^-浓度进行特异性检测。     

异核双金属探针在活细胞细胞核和线粒体中选择性定位DNA

用于实时成像活细胞DNA的细胞核探针是非常罕见的。通过Ru(N^N)₃、Ir(C^N)₂(N^N)、Re(CO)₃Cl(N^N)和Pt(C^N)(N^N)的结合,生成了4种异核双金属配合物：2种不同的功能金属位点被锚定在线性双齿螯和配体(N^N)-(N^N)的尾端,形成不对称哑铃状的双金属分子M₁-M₂,即Ru-Re、Ru-Pt、Ir-Re和Ir-Pt。Ru-Re和Ru-Pt的红色发射探针具有较大的斯托克斯位移、优异的核膜穿透能力、良好光稳定性的DNA结合能力。此外,Ru-Re和Ru-Pt探针的DNA成像可与专门用于活细胞细胞核DNA染色的Hoechst 33342商用染料相媲美,而Ir-Re和Ir-Pt探针直接靶向线粒体。不同探针的发光特性和选择性胞内定位高度依赖于在异核双金属配合物中的金属物种。