动脉粥样硬化光学成像探针研究进展

心血管疾病(Cardiovascular disease, CVD)是全球疾病致死的主要原因之一. 动脉粥样硬化(Atherosclerosis, AS)是引发各种CVD的首要危险因素, 其发生发展通常经历持续的慢性炎症过程. 因此, 及时高效地检测AS, 对于早期评估、 诊断和治疗CVD具有重要临床意义. 光学探针成像拥有极高的灵敏度和空间分辨率以及超快的信号采集处理速度, 被广泛应用于生物医学检测与成像. 本文综合评述了6种常见用于AS成像的光学探针, 涉及小分子荧光探针、 聚集诱导发光(Aggregate-induced emission, AIE)纳米探针、 量子点探针、 上转换纳米探针、 光声探针和多模态探针等; 并对各种探针的优缺点进行了分析比较. 在此基础上, 展望了光学探针在AS成像领域的发展前景, 并提出了相应建议.     

缺氧响应荧光探针的成像及治疗应用

由于肿瘤内部细胞远离血管, 其氧气消耗量远远超出血液供应量, 因此容易导致肿瘤缺氧. 肿瘤缺氧会引发肿瘤扩散加速、 诱导某些基因过表达及产生药物抗药性等问题. 基于此, 发展性能优异的缺氧响应荧光探针对肿瘤的诊断和治疗具有重要意义. 本文对缺氧响应荧光探针在成像及治疗方面的应用进展进行了综合评述, 介绍了硝基、 偶氮键和醌3种常用的缺氧响应基团, 并探讨了它们在缺氧微环境下的识别机理; 介绍了缺氧响应荧光探针的构建及其在生物成像方面的最新研究成果; 总结了缺氧响应荧光探针在基因治疗、 光动力学治疗、 化学治疗及协同治疗方面的研究进展; 展望了缺氧响应荧光探针在临床诊断和治疗方面的应用前景.     

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.     

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。     

有序组装型荧光小分子探针及其生物成像应用研究进展

基于小分子探针的荧光成像分析具有灵敏度高、操作简便、响应速度快、样本损伤小和时空分辨率高等优势,是在细胞和活体水平获取生化信息的有力手段.其中,有序组装型小分子荧光探针以其独特的组装方式和识别模式,表现出比传统小分子荧光探针更优异的成像性能(如抗扩散能力强、成像对比度高、光稳定性好以及环境干扰小等),从而引起研究工作者的广泛关注.本文总结了几类常见的有机染料聚集体及相应小分子荧光探针在生物成像领域的应用.随后,着重介绍了以2-(2-羟基苯基)-4(1H)-喹唑啉酮(HPQ)及其衍生物为代表的氢键驱动有序组装的有机染料组装体的设计、优化策略及其在生物医学领域应用中的最新进展.最后,对有序组装型荧光小分子探针在设计和应用方面存在的问题进行了讨论,为新型有序组装型荧光小分子探针的设计提供了思路.     

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.     

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。     

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。     

一氧化氮响应性高分子荧光探针的构筑及其细胞内成像应用

一氧化氮(NO)是一种普遍存在的生理信号分子,但利用NO作为触发方法来精细调节仿生聚合物的自组装行为的研究却很少.本工作报道一种独特的具有一氧化氮(NO)反应特性的新型pH响应双亲水性嵌段共聚物(doublehydrophilicblockcopolymer,DHBC),其中NO可以自发地触发聚(寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯)-嵌段-聚(NO响应性基元-共-7-硝基苯并呋咱衍生物)(POEGMA-b-P(APUEMA-co-NBD))双亲水嵌段共聚物,分别在酸性和中性环境中发生自组装和形态转变.在引入荧光团之后,这些转变还可以和NO存在下光致诱导电子转移过程被阻断导致荧光增强相关联,从而提供了观察细胞内NO的机会.     

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.     

几种常用荧光探针的化学发光成像研究

利用双(2,4,6)三氯苯基过氧化草酸酯(TCPO)-过氧化氢(H2O2)-咪唑-荧光探针的化学发光体系,研究了荧光探针化学发光成像,对几种常用的荧光探针(丁基罗丹明、罗丹明B、罗丹明6G、荧光素及异硫氰酸荧光素等)进行了定量分析。本方法具有高灵敏度、成像分析高通量等优点,线性范围宽,检出限达10-11mol/L。对四甲基异硫氰酸罗丹明(TRITC)标记的单克隆羊抗人IgG的化学发光成像分析,比相同条件下荧光成像的检出限低一个数量级。     

碳酸酐酶靶向探针的研究进展

碳酸酐酶作为一类在肿瘤中高表达的酶, 参与肿瘤组织中乏氧、 微酸性等环境的调节, 已成为肿瘤诊断与治疗的一类重要靶点. 本文简要概述了碳酸酐酶的生物学功能, 并总结了目前针对碳酸酐酶所构建的不同类型的分子探针, 以及其在肿瘤成像与治疗应用中的研究进展. 最后, 对靶向碳酸酐酶探针研究所面临的挑战和未来可能的研究方向进行了展望.     

小分子荧光探针在蛋白质标记与成像分析中的应用

小分子荧光探针由于其体积小、合成简单等特点在蛋白质成像技术中扮演着越来越重要的角色。此领域的研究融合了生物化学、有机合成、分析化学等相关学科,是当今化学发展的一个重要方向,有着广阔的前景。目前,能够专一性地与目标蛋白质(POI)结合的小分子探针较少,设计和合成方法的缺乏已经成为制约该领域进一步发展的瓶颈。本文概括地介绍了近年来出现的一些小分子荧光探针,关注它们在活体标记中的应用。     

稀土配合物荧光探针在活细胞成像研究中的新进展

稀土配合物荧光探针在生物学研究中,尤其在活细胞成像方面的应用渐已引起人们的关注.本文就稀土配合物的发光特点及其作为荧光探针在活细胞成像研究领域的进展进行了评述.引用文献70篇.     

动脉粥样硬化分子影像研究进展

急性心脑血管疾病目前位居全球死亡原因首位，其关键病理基础是动脉粥样硬化并导致急性心肌梗死、中风等。由于动脉粥样硬化病情进展隐匿突发，目前的诊断方式不足以筛查出早期高风险病变。如何在急性心脑血管事件发生前准确地识别出斑块破裂风险高的患者并对患者进行有效干预，已成为目前迫切需要解决的问题，同时这也是降低急性心血管事件发生率的关键。近年来，迅速发展的分子影像及纳米医学技术为实现动脉粥样硬化斑块早期诊疗带来了新契机。     

生物硫醇荧光探针的研究进展

生物硫醇(包含半胱氨酸、高半胱氨酸和谷胱甘肽)在生命活动中扮演了重要的角色,其浓度的异常变化与某些疾病息息相关,因此对硫醇的检测具有重要意义.荧光探针因具有灵敏度高、时空分辨率好、无损伤、可视化等优势,在生物硫醇的检测方面得到了高度重视.利用硫醇在分子结构上的共同点(含巯基的氨基酸)和差异(分子大小、亲核性、空间位阻、...     

Recent Advances in Excimer-Based Fluorescence Probes for Biological Applications

The fluorescent probe is a powerful tool for biological sensing and optical imaging, which can directly display analytes at the molecular level. It provides not only direct visualization of biological structures and processes, but also the capability of drug delivery systems regarding the target therapy. Conventional fluorescent probes are mainly based on monomer emission which has two distinguishing shortcomings in practice: small Stokes shifts and short lifetimes. Compared with monomer-based emission, excimer-based fluorescent probes have large Stokes shifts and long lifetimes which benefit biological applications. Recent progress in excimer-based fluorescent sensors (organic small molecules only) for biological applications are highlighted in this review, including materials and mechanisms as well as their representative applications. The progress suggests that excimer-based fluorescent probes have advantages and potential for bioanalytical applications.     

Recent Progress in Identifying Bacteria with Fluorescent Probes

The development of new techniques to rapidly and accurately detect bacteria has drawn continuous attention due to the potential threats posed by bacteria to human health and safety. Recently, a novel strategy based on fluorescent probes has drawn considerable interest for the detection of bacteria due to its high selectivity, fast response, and simple operation. In this review, we summarize the recent progress on fluorescent probes for the specific recognition and discrimination of Gram-negative and Gram-positive bacteria. In particular, we outline current design strategies, such as targeting of the differences in surface components, cell wall components, endogenous enzymes, surface charge, and hydrophobicity of various kinds of bacteria to develop various fluorescent sensors (organic small-molecule fluorescent probes, nanoprobes, and metal ion probes). We also emphasize the application of organic molecules in probe recognition elements. We hope that this review can stimulate this research area in bacterial detection and imaging in the future.