反应激活型酶荧光探针的研究进展

酶在维持生物体内稳态与生命活动的正常运行方面发挥着举足轻重的作用。某些特定酶含量及活性的异常与人类重大疾病的发生与发展密切相关。因此,生物体内特定酶的实时原位检测及可视化成像具有重要的意义。化学荧光探针具有选择性好、灵敏度高及高时空分辨率可视化成像等优点,近年来研究者设计合成了大量的可用于生物体系内酶识别与可视化成像的荧光探针。目前识别酶的荧光探针主要有两类:(1)基于酶对荧光探针分子中酶抑制剂基团的识别引起探针荧光信号的变化;(2)基于酶对荧光探针特异性催化反应来实现识别前后荧光信号的激活,称为反应激活型酶荧光探针。对反应激活型酶荧光探针的设计策略及4种重大疾病相关的生物标志酶(单胺氧化酶、β-半乳糖苷酶、硝基还原酶、γ-谷氨酰转肽酶)的识别可视化荧光探针研究进展进行了综述,对未来酶识别荧光探针的研究方向进行了展望。     

反应激活型酶荧光探针的研究进展

酶在维持生物体内稳态与生命活动的正常运行方面发挥着举足轻重的作用。某些特定酶含量及活性的异常与人类重大疾病的发生与发展密切相关。因此,生物体内特定酶的实时原位检测及可视化成像具有重要的意义。化学荧光探针具有选择性好、灵敏度高及高时空分辨率可视化成像等优点,近年来研究者设计合成了大量的可用于生物体系内酶识别与可视化成像的荧光探针。目前识别酶的荧光探针主要有两类：（1）基于酶对荧光探针分子中酶抑制剂基团的识别引起探针荧光信号的变化;（2）基于酶对荧光探针特异性催化反应来实现识别前后荧光信号的激活,称为反应激活型酶荧光探针。对反应激活型酶荧光探针的设计策略及4种重大疾病相关的生物标志酶（单胺氧化酶、β-半乳糖苷酶、硝基还原酶、γ-谷氨酰转肽酶）的识别可视化荧光探针研究进展进行了综述,对未来酶识别荧光探针的研究方向进行了展望。     

检测β-半乳糖苷酶荧光探针的研究进展

β-半乳糖苷酶(β-Gal)是重要的水解酶之一,与多种疾病的发生发展有关,是细胞衰老的重要生物标志物,生物体中β-Gal的荧光成像对于生物学研究具有重要意义。近年来,荧光探针因其光毒性低、生物分子自发荧光干扰小、光散射低、组织穿透能力强、稳定性好,可以实现活体动物肿瘤组织成像等优点成为检测体内小分子物质的新型手段。如今已发展了大量的识别生物体系内β-Gal的荧光探针,这些探针可以可视化的监测体内β-Gal的生物活性。本文对目前检测β-Gal的荧光探针的研究进展进行了综述,对将来β-Gal识别荧光探针的研究方向进行了展望。     

阳离子碳点的合成及其对细菌的快速标记成像

碳点是一种强荧光、高稳定性的荧光纳米材料,在生物标记与成像领域具有较大的应用潜力。本研究合成了一种阳离子型的荧光碳点,碳点在紫外激发下发出黄色荧光。将碳点与大肠杆菌混合后,阳离子碳点可以直接作用于大肠杆菌而使大肠杆菌标记上荧光,并可以在荧光显微镜下荧光成像。进一步的研究证明该阳离子碳点也可以对枯草芽孢杆菌、阿氏芽孢杆菌等其他细菌标记和荧光成像,具备发展成为一种快速标记细菌的通用荧光染料的潜力。     

谷胱甘肽荧光探针的研究进展

谷胱甘肽在生物体的许多生理过程中发挥着重要作用,所以细胞内谷胱甘肽含量的检测对细胞功能研究和病理分析都具有重要的意义。以荧光探针为基础的荧光分析法因其操作简便、灵敏度高和专一性强等优点而备受大家关注,并且有机小分子荧光探针还可以应用于活体细胞和生物体的成像技术。本文主要综述了近年来谷胱甘肽荧光探针的研究现状,并按照谷胱甘肽与探针识别基团的识别机理分类阐述,同时对谷胱甘肽荧光探针的未来发展趋势进行了展望。     

新型近红外荧光探针成像细胞肺纤维化过程粘度变化

肺纤维化是一种致命疾病，患病率不断上升。肺纤维化的非放射性和无创性早期诊断可以改善预后，但却是艰巨的挑战。粘度的异常是肺纤维化的典型微环境特征。最近，粘度的精准可视化检测引起了人们的广泛兴趣。然而，由于其特性复杂，直接观察生物系统中的粘度仍然是一个巨大的挑战。线粒体粘度波动与肺纤维化、糖尿病、神经退行性疾病、癌症等多种疾病有关。在这里，报告了一种新型小分子荧光探针NIR-V-BR,用于检测线粒体粘度变化。NIR-V-BR对粘度变化具有近红外发射、优异的水溶性、良好的光稳定性、良好的膜通透性和低细胞毒性。共定位实验表明NIR-V-BR探针具有良好的线粒体靶向能力。NIR-V-BR成功应用于成像活细胞线粒体中粘度变化。最重要的是，NIR-V-BR探针荧光成像实验表明肺纤维化细胞中粘度水平升高。这些结果表明，NIR-V-BR将为生物医学诊断和成像应用提供新的机会。     

席夫碱荧光探针对水系Zn2+的实时荧光标记与定量分析

为了实现水系Zn2+的实时检测与定量分析,设计以水杨醛苯甲酰腙作为Zn2+识别基团,引入具有特征性吸收的C=N键作为荧光发色团,合成得到一类新型席夫碱Zn2+荧光探针.通过IR、1H NMR、MS表征探针结构,采用FS分析探针光学性质、探针-Zn2+特异性识别和水系探针-Zn2+荧光标记性能.结果显示,该荧光探针能够特异性识别Zn2+,具有快速响应、光学信号稳定等优势,可用于水系Zn2+的定性检测和定量分析.在体外ECV304细胞荧光共聚焦显微成像实验中,细胞形态完整且荧光成像效果良好,说明探针对Zn2+的荧光标记产物具有较好的透膜性与低毒性,具有进一步应用于生命体中Zn2+标记示踪的前景.     

用于生物成像的近红外小分子荧光探针的研究进展

小分子荧光探针具有灵敏度高、生物相容性好、样品损伤小等优点，在疾病相关的生物分子检测领域显示出巨大潜力。但是，大部分的荧光探针发射波长短、斯托克斯位移较小，限制了其在生物成像中的应用。近年来，越来越多具有较长波长的近红外荧光探针被开发出来，用于疾病相关的生物分子的成像检测。对不同结构的荧光探针进行分类讨论，系统介绍了以花菁、半花菁、氧杂蒽和氟硼吡咯染料为荧光团的近红外探针的研究进展，简要概述近红外小分子荧光探针在对生物分子识别过程中的作用原理和生物成像领域的应用，这对荧光探针的性能提升和未来发展提出新的研究思路。     

基于醛基取代的氟硼二吡咯类荧光母体探针的合成及其应用

荧光探针具有灵敏度高、可实时检测、精准诊断与成像可视化等优点，被广泛应用于生物医药、信息存储、化学分析等领域。氟硼二吡咯（BODIPY）类荧光探针因其优异的光物理化学特性而被广泛设计与开发使用。该文综述了醛基取代的BODIPY荧光探针的分子设计策略和功能化应用，包括α位醛基BODIPY、β位醛基BODIPY、meso位醛基BODIPY和1,7-位醛基BODIPY的不同位点醛基调控的BODIPY荧光母体探针及其在阴离子检测、生物硫醇识别及细胞成像方面的研究进展。设计新型的醛基取代BODIPY荧光探针将在精准诊疗上具有巨大的发展空间。     

花菁类近红外荧光探针在生物检测中的应用研究进展

随着现代生物学和生物技术的发展,近红外荧光探针作为一种重要的技术手段在许多领域都展现出了重要的应用价值。因具有背景干扰低、细胞损伤小、样品穿透性强、检测灵敏度高等优点,经常用于分子识别、医学诊断、生物分子检测以及生物成像等方面。本综述从金属离子检测、含硫小分子检测、活性氧（ROS）/活性氮（RNS）检测、酶识别、肿瘤细胞识别及治疗以及细胞内pH响应等方面,介绍了近年来花菁类荧光探针在生物检测中的应用研究进展。同时指出了花菁类荧光探针亟待解决的问题,通过花菁母体的结构修饰和改造提高探针的光稳定性、灵敏度、靶向性和水溶性,有望使其在生物检测以及疾病的诊断方面得到进一步应用发展。     

检测γ-谷氨酰转移酶荧光探针的研究进展

谷氨酰转移酶存在细胞膜表面,与维持机体氧化还原稳态有关,是一种重要的肿瘤生物标志物。生物体内γ-谷氨酰转移酶的荧光成像对疾病的早期诊断及预后有重要意义。近年来,荧光探针因其高灵敏、高分辨、快响应、无创的优点常作为酶活性检测的高效工具。本综述介绍了近几年检测γ-谷氨酰转移酶荧光探针的研究进展。     

基于四苯乙烯结构的阳离子荧光探针的设计合成及其应用

我们以四苯乙烯为荧光团,通过McMurry反应、Duff反应和胺醛缩合设计合成一种阳离子的荧光探针,该荧光探针可以在水与二甲亚砜体积比为2︰5的混合溶液中对铝离子做到特异性识别。在不加入离子和加入其它阳离子的情况下,荧光探针的荧光强度很低,而加入铝离子后,荧光强度大幅增强。而且,在其它阳离子对荧光探针对铝离子的荧光响应影响不大。     

基于醛基取代的氟硼二吡咯类荧光母体探针的合成及其应用

荧光探针具有灵敏度高、可实时检测、精准诊断与成像可视化等优点,被广泛应用于生物医药、信息存储、化学分析等领域。氟硼二吡咯(BODIPY)类荧光探针因其优异的光物理化学特性而被广泛设计与开发使用。该文综述了醛基取代BODIPY荧光团的分子设计策略和功能化应用,包括α位醛基-BODIPY、β位醛基-BODIPY、meso位醛基-BODIPY和1,7-位醛基-BODIPY的不同位点醛基调控的BODIPY荧光母体探针及其在阴离子检测、生物硫醇识别及细胞成像等方面的研究进展。设计新型的醛基取代BODIPY探针,未来在精准诊疗上具有发展空间。     

有机小分子谷胱甘肽荧光探针研究进展

荧光探针是一种会对pH、温度、特定的物质产生荧光响应的分子。荧光探针由3个基本单元：荧光基团、连接体和识别基团组成。荧光基团具有讯号传递功能,能直接影响到探针对检测对象的敏感性。识别基因作为一种具有特定或识别作用的结构,其特征在于其高度的选择性和特异性。连接体就是在荧光基团和识别基团之间起到衔接的作用。谷胱甘肽(GSH)是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸构成的三肽类物质。它在抗HIV、抗过敏、保护巯基酶的活性以及抗氧化和维持体内血红球蛋白表面细胞膜的结构稳定性等方面有着重要作用,并且它还可以用作食品添加剂,广泛应用于环境监测。基于此,开发以谷胱甘肽为被测物质的多功能或多通道的荧光探针分子就成了一项具有挑战性的新任务。主要叙述了基于谷胱甘肽的荧光探针的设计合成和使用方面的最新进展。     

能够识别多种离子的香豆素类染料探针分子

发展环境水样和生物体内各种金属离子、阴离子的定量检测方法对于避免离子中毒事故和研究金属离子的生物活性具有重要意义。香豆素类染料分子化学性质稳定，光物理性能优秀，非常适合用于开发具有离子识别能力的荧光传感体系。本文围绕香豆素分子的结构设计，从“能够识别多种离子的香豆素探针分子”和“基于香豆素染料分子的金属离子阵列传感器”2个研究方向，讨论了香豆素荧光染料探针分子在同步识别多种金属离子和阴离子应用领域的研究进展。可以看出，无论是开发具有多个识别位点的特异性探针分子，还是基于模式识别原理的阵列传感器，香豆素类染料分子在多种离子识别领域均展现出光明的应用前景。     

用于卵巢癌标志物β-Gal检测的荧光探针研究进展

卵巢癌是最常见的妇科癌症之一，其患者大多数在晚期被诊断出，导致卵巢癌患者的死亡率高。因此，对隐匿症状的早期诊断是患者生存率提高的重要保障。β-半乳糖苷酶(β-Gal)在原发性卵巢癌中的过表达而被认定为卵巢癌生物标志物，所以快速精准的β-Gal检测技术对卵巢癌早期诊断至关重要。近年来，荧光探针技术已成为生物体内监测和可视化的有力工具。目前已经报道了大量的用于检测β-Gal的荧光探针，但是，用于卵巢癌β-Gal检测和可视化成像的荧光探针相对较少。主要综述用于卵巢癌细胞生物标志物β-Gal检测的荧光探针的研究进展，并对探针的发展进行展望。     

受激辐射损耗超分辨荧光成像探针研究进展

受激辐射损耗超分辨成像可突破光学衍射极限的限制，获得纳米尺寸结构的超精细图像，荧光探针发挥了重要作用。本文主要介绍了受激辐射损耗超分辨显微成像的相关概念，包括基础光学概念、受激辐射损耗超分辨成像原理、成像系统，总结了受激辐射损耗超分辨成像荧光探针及其应用等研究进展，相信本工作能帮助化学、化工领域相关工作者了解受激辐射超分辨成像研究及其生物成像应用，尤其是可以用于该成像技术的荧光探针的相关知识，为设计、制备有效的受激辐射超分辨荧光探针提供设计思路。本文为荧光探针在生物医学光学领域的应用提出了新的需求与机遇，为化学、化工领域相关研究方向与光学成像领域的深度交叉与融合提供了新的发展契机。     

氟离子荧光探针的研究进展

氟离子是电负性最强、离子半径最小的阴离子,是一个强路易斯碱,在化学、生物学、医学和军事等方面都具有重要作用。适量的氟化物摄入人体可以预防龋齿、治疗骨质疏松症,但是过量的摄入会导致氟斑牙、氟骨症、尿石症以及癌症等疾病,因此氟离子的识别与检测具有重要意义。化学荧光探针具有选择性好、灵敏度高、方便快捷、成本低廉等优点,近年来化学研究者设计合成了大量的氟离子荧光探针。根据识别机理不同,氟离子荧光探针主要划分为3种:氢键型、路易斯酸受体型、氢键和路易斯酸混合型。综述了近年来不同类型的氟离子荧光探针的研究进展,总结了氢键型和路易斯酸型氟离子荧光探针的优缺点,对未来氟离子荧光探针的研究方向进行了展望。     

光气检测用小分子荧光探针的研究进展

光气因其剧毒性对社会公共安全和人类健康造成巨大威胁，对其实时监测、检测十分必要。荧光探针由于选择性好、灵敏度高、可实时监测、成本低、操作简单等优点已成为识别光气分子的有力工具。首先，综述了光气小分子荧光探针的研究进展；然后，以荧光分子的识别基团为分类标准，从设计思路和识别机理对各类荧光探针进行了系统的归纳和总结；最后，对光气小分子荧光探针进一步的发展方向及其所面临的挑战进行了展望。     

苝酰亚胺衍生物金属离子荧光探针的研究进展

苝酰亚胺衍生物(perlenediimide derivatives,PDIs)是具有平面共轭大π键的稠环大分子,光化学稳定性好,荧光发光性能强,是一类性能优异的纳米分子材料,已在传感材料、太阳能电池等方面引起广泛关注。由于苝酰亚胺衍生物具有良好的光电性能和强化学可修饰性,在医用荧光探针方面显示出良好的应用前景,例如可用作金属离子识别、药物载体、抗肿瘤药物、荧光示踪剂等用于疾病的诊断和治疗,也可用于环境分析中各种不同分析物的检测。这种金属离子荧光探针灵敏度高、操作简便、荧光信号变化剧烈,能准确实现金属离子识别。本文综述了近几年来国内外学者对苝酰亚胺衍生物作为金属离子荧光探针方面的研究,并对其发展做了展望。