pH荧光探针的研究进展

本文评述了近二十年来荧光素类、半萘酚罗丹荧类、金属配合物类、8-羟基芘-1,3,6-三磺酸盐等pH荧光探针的发展。按种类分别讨论了其荧光随pH变化的性质、适用的pH测定范围以及分析应用。引用文献56篇。     

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。     

用于检测Al3+和pH值的双功能荧光分子探针

利用荧光素(Fluorescein)对罗丹明6G(Rhodamine 6G)进行修饰,得到荧光分子探针R6G-Flu杂化物.此探针可特异性识别Al3+,检出限可低至10-8 mol/L级;向含有探针分子的溶液中加入Al3+后,溶液的颜色由无色变为粉色,并且在紫外灯下发出绿色荧光,可实现肉眼对10 μmol/L Al3+的定性检测.考察了不同pH值下R6G-Flu的荧光性质. 结果表明,此探针还可用于酸性范围(pH 3.00~6.00)和碱性范围(pH 8.00~10.50)内pH值的精确检测.实验结果表明,R6G-Flu是一种可用于Al3+和pH值检测的双功能荧光分子探针.     

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.     

利用聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)银纳米团簇构建宽pH响应范围的激发比率型荧光探针EI北大核心CSCD

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和丙烯酸(AA)为pH敏感单体,合成聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸),并以此作为模板制备了pH敏感的聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)银纳米团簇。结合了时间分辨荧光、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)方法,对团簇的光学性能进行了研究。团簇的荧光对不同的pH具有灵敏的响应。团簇的荧光强度与pH在4.95~11.02的范围内呈线性关系,高pH(11.02)与低pH(4.95)相比,荧光强度降低约62.4%。同时,305 nm与453 nm处荧光激发强度的比值(I;/I;)与pH在5.94~11.02的宽范围内成线性关系,利用该荧光比率可以对pH进行定量检测。     

稀土-荧光素双重荧光响应pH探针分子的合成与荧光性质研究

将含有8-氨基喹啉与荧光素衍生物缩合的席夫碱QZ1与铕髥的TTA(噻吩基三氟乙酰丙酮)化合物作为基本原料合成了新的铕髥-荧光素化合物Eu-QZ1,并对其进行了光谱表征。化合物Eu-QZ1在470 nm光的激发下产生荧光素的特征绿色荧光(530 nm)。在从碱到酸(pH从9.0到6.0)滴定过程中该荧光的强度增强了接近5倍,其pKa值计算为7.30。在370 nm光的激发下,Eu-QZ1发射稀土铕髥离子的特征红色荧光(主峰位于612 nm)。在从酸到碱(pH从5.5到8.5)滴定过程中,该荧光的强度增强了接近10倍,其pKa值计算为7.39。这些结果表明Eu-QZ1是1个高灵敏度双荧光响应的pH探针。细胞试验表明Eu-QZ1具有良好的细胞通透性,能够在红光和绿光两个位置标记海拉细胞中的pH范围。     

可视化检测次氯酸的苯并咪唑类 荧光增强型探针

合成了一种新型的苯并咪唑类荧光增强型探针2-{[4-(1H-苯并咪唑-2-基)苯亚甲基]氨基}-3-氨基马来腈(ZY12), 用光谱方法研究了其对次氯酸的识别作用. 实验结果表明, ZY12对ClO ^-表现出较高的选择性和灵敏度, 且响应快速, 抗干扰能力强; 将ClO ^-加入到ZY12溶液中后, 反应体系的荧光强度随ClO ^-浓度的增加而逐渐增强, 并伴随着荧光颜色由微蓝色到亮蓝色的变化, 可实现对ClO ^-的可视化检测; 在1.8×10 ^-6~3.4×10 ^-5 mol/L浓度范围内, ZY12能够定量检测ClO ^-, 检测限为2.8×10 ^-7 mol/L; ZY12可应用于不同水样中ClO ^-的检测, 并能对HeLa活细胞中的ClO ^-进行荧光成像.     

新型纳米荧光探针在微流控细菌芯片检测中的应用

微流控芯片分析技术可以集成不同的生物化学分析功能单元,广泛应用于生化分析领域,在细菌检测方面具有传统检测方法不可比拟的优越性。近来年,在微流控细菌芯片中引入高荧光强度、低背景荧光干扰和高选择性的纳米荧光探针为实现细菌高效检测分析提供了新的研究途径和技术手段。本文通过对细菌检测中的几类新型荧光标记探针的介绍和比较,分析其荧光效应和应用特点,尤其是在细菌检测中的应用特性,重点综述了新型高效的纳米荧光探针与微流控细菌芯片分析方法和技术结合,实现微尺度空间和荧光检测模式下的细菌高效检测。     

A Universal and Programmable Platform based on Fluorescent Peptide-Conjugated Probes for Detection of Proteins in Organelles of Living Cells

Realizing protein analysis in organelles of living cells is of great significance for developing diagnostic and therapeutic methods of diseases. Fluorescent-labeled antibodies with well imaging performance and high affinity are classical biochemical tools for protein analysis, while due to the inability to effectively enter into cells, not to mention organelles and the uncontrollable reaction sites that might cause antibodies inactivation when chemically modification, they are hard to apply to living cells. Inspired by the structure of fluorescent-labeled antibodies, we designed as a universal detection platform that was based on the peptide-conjugated probes (PCPs) and consisted of three parts: a) a rotor type fluorescent molecular scaffold for conjugation and signal output; b) the cell penetration protein recognition unit; c) the subcellular organelle targeting unit. In living cells, PCPs could firstly localize at organelles and then proceed protein specific recognition, thus jointly leading to the restriction of twisted intramolecular charge transfer and activation of fluorescence signal. As a proof-of-concept, six different proteins in three typical intracellular organelles could be detected by our platform through simply replacing the recognition sequence of proteins and matching organelle targeting units. The position and intensity of fluorescence signals demonstrated specificity of PCPs and universality of the platform.     

CdTe量子点DNA荧光纳米探针的合成及表征

采用水相合成法合成了巯基乙酸(TGA)修饰的水溶性CdTe量子点,通过反相微乳液法制备了二氧化硅及壳聚糖修饰的核壳型复合荧光纳米粒子,将其与DNA吸附连接,得到CdTe量子点DNA荧光纳米探针.用扫描电镜、透射电镜、荧光光谱、红外光谱、紫外光谱、ζ电位等测试方法对产物的理化性质进行了分析表征.结果表明制备了表面富含氨基的复合荧光纳米粒子,其对DNA具有良好的吸附作用.     

CdTe量子点DNA荧光纳米探针的合成及表征

采用水相合成法合成了巯基乙酸(TGA)修饰的水溶性CdTe量子点,通过反相微乳液法制备了二氧化硅及壳聚糖修饰的核壳型复合荧光纳米粒子,将其与DNA吸附连接,得到CdTe量子点DNA荧光纳米探针。用扫描电镜、透射电镜、荧光光谱、红外光谱、紫外光谱、ζ电位等测试方法对产物的理化性质进行了分析表征。结果表明制备了表面富含氨基的复合荧光纳米粒子,其对DNA具有良好的吸附作用。     

Detection of Reactive Oxygen and Nitrogen Species by Upconversion Nanoparticle-Based Near-Infrared Nanoprobes: Recent Progress and Perspectives

Reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) are essential oxidative metabolites of organisms, which are closely related to physiological, pathological and pharmacological processes. The accurate detection of ROS/RNS is important for the understanding of biological processes, monitoring of pharmacological effects, and predicting the course of disease. The recently developed NIR nanoprobes based on upconversion nanoparticles (UCNPs) hold great prospects in sensitive and deep-tissue detection of ROS/RNS, and considerable progress has been achieved so far. In this review, we systematically summarize the up-to-date advances of UCNPs-based near-infrared (NIR) probes for ROS/RNS sensing, and the potential challenges and perspectives for further research are also highlighted. We envision that such a research field will have a bright future for modern biomedical applications.     

Assessing the Progression of Early Atherosclerosis Mice Using a Fluorescence Nanosensor for the Simultaneous Detection and Imaging of pH and Phosphorylation

The inflammatory microenvironment involves changes in pH and protein phosphorylation state and is closely related to the occurrence and development of atherosclerosis (AS). Herein, we constructed a dual-detection fluorescence nanosensor PCN-NP-HPZ based on post modification of MOFs, which realized the simultaneous detection and imaging of pH and phosphorylation through the pH-sensitive group piperazine and the Zr^IV node of the MOFs. The sensors were used to monitor changes in blood pH and phosphate levels at different time stages during atherosclerotic plaque formation. Two-photon fluorescence imaging was also performed in the vascular endothelium. Blood tests combined with two-photon fluorescence images indicated that in the early stage of AS, blood and tissue pH levels were lower than that of the normal mice, while phosphate and tissue phosphorylation levels were higher than that of the normal mice. The present study provides a new analysis method for the assessment of early atherosclerotic disease.     

检测有机磷的聚合物负载荧光探针的研究进展

有机磷农药在农业生产中被广泛使用,由于其对生物体内乙酰胆碱酶的活性具有抑制作用,造成组织中神经递质乙酰胆碱的积累,从而阻断神经信号的传递过程,严重时将导致机体死亡。因此,对环境中的有机磷农药进行快速准确的检测具有十分重要的意义。荧光化学传感器对有机磷酸酯类化合物的检测具有灵敏度高、响应速度快和检出限低的优点。本文综述了国内外聚合物负载的有机磷荧光探针最新研究进展,对其在有机磷检测中的优势进行了讨论和小结,并对该类研究的趋势和未来前景进行了展望。     

新型壳聚糖荧光纳米粒的制备及pH敏感性能研究

以合成的具有羧基官能团的萘酰亚胺类化合物为荧光团,通过酰氯化法活化其中的羧基,并选用生物相容性较好的水溶性高分子聚合物——羧甲基壳聚糖(CMCS)为基质材料,以化学键合的方式将荧光团引入到CMCS基体中,得到新型荧光材料萘酰亚胺修饰羧甲基壳聚糖CMCS3N.通过红外光谱、紫外光谱及透射电子显微镜对CMCS3N的结构和形...     

一种基于萘酰亚胺的检测细胞内pH值的荧光探针及其生物成像应用

细胞内溶酶体的pH值对细胞自噬、吞噬、酶加工等各项生命活动有着重要影响.细胞核是真核细胞中最大的细胞器,控制着生物体内的遗传和代谢过程,参与代谢过程的酶对pH值的变化很敏感.因此,研究细胞体内的pH值变化至关重要.我们设计并以简单的两步反应合成了一种新型荧光探针NpH-1.该探针以萘酰亚胺作为荧光团,以吗啉基团作为对p...     

基于金属纳米簇的荧光传感平台的最新研究进展

荧光纳米生物传感平台由于具有灵敏度高、选择性好、操作简单、成本低、实时监测等特点,吸引了广泛的关注.近年来,随着纳米技术的飞速发展,具有纳米结构的材料(纳米材料)在生物传感领域显示出独特的优势.与传统材料相比,纳米材料显示出独特的物化性质,如光学、电学、机械、催化和磁性等.金属(如Au、Ag、Cu及其合金)纳米簇(MN...     

用于铁离子检测的荧光传感材料研究进展

准确、定量检测Fe~(3+)对环境保护和人类健康具有重要意义。目前,荧光传感材料广泛应用于分子传感、气体传感、环境监测等诸多领域。为了实现环境监测领域Fe~(3+)的快速响应、高灵敏和高选择性检测,研究者大力开发了各种新型荧光传感材料,本文重点介绍了金属有机骨架(MOFs)、荧光量子点(QDs)、金属纳米簇、荧光小分子和荧光聚合物等各种新型荧光材料在Fe~(3+)检测中的应用;分析了目前荧光传感材料研究中存在的问题和局限性并对其发展方向进行了展望。