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。     

基于花菁的硫醇近红外比率荧光探针

本文设计合成了硫醇的近红外比率荧光探针CySS。CySS以七甲川花菁为荧光发色团,二硫键为硫醇的反应位点。通过对其性质和应用的详细深入研究,结果表明,探针分子CySS具有灵敏度高,选择性好,且不受pH影响等优点,并且能成功地应用到活细胞内硫醇的检测。     

基于半花菁染料荧光探针的应用及研究进展

半花菁是一个氮杂环阳离子和一个末端羟基、烷氧基或氨基通过π共轭桥连在一起的荧光染料,具有优异的光学性质和良好的稳定性,其独特的线粒体靶向能力以及近红外发射特性使以半花菁为骨架的荧光探针在荧光检测和识别方面发挥着重要的作用.本文综述了基于半花菁染料构建的荧光探针在识别各种离子、活性硫、生物酶等方面的研究及应用.     

光响应螺吡喃类衍生物的研究进展

螺吡喃类衍生物是最具代表性的光致变色化合物之一,受到不同波长的光照射后可以发生可逆的结构转变,其开环的部花菁结构通常可以发射长波长的荧光,同时开环前后呈现明显的颜色变化,这个特性使其在多领域具有广阔的应用前景。本文综述了螺吡喃及其衍生物在金属离子识别、氨基酸、小分子识别、生物成像、药物载体等方面的研究进展,并展望其研究前景。     

近红外荧光探针检测碱性磷酸酶的研究进展

碱性磷酸酶(Alkaline Phosphatase,ALP)是重要的水解酶之一,与多种疾病的发生发展有关,是一种应用广泛的生物标志物。生物体中ALP的荧光成像对于生物学研究具有重要的意义。然而现在对体内碱性磷酸酶的检测仍面临着巨大的挑战,目前,近红外(Near Infrared,NIR)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,可达到近红外发光并且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。本文将对近年来碱性磷酸酶的主要检测方法尤其是荧光探针检测法及近红外荧光探针检测法进行详细的综述。     

基于吲哚半花菁结构的比值式pH荧光探针

设计合成了一种基于半花菁类结构的比值式pH荧光探针,能快速响应pH值的变化,对常见金属离子具有较好的抗干扰能力。在pH 5.4~7.2范围内,随着pH值升高,探针紫外可见吸收光谱最大吸收波长由422 nm红移至525 nm。激发波长为430 nm时,荧光发射峰峰高之比(I513 nm/I553 nm)与pH值的变化有良好的线性关系,可用于检测生物体内pH的变化。HeLa细胞毒性试验表明,该探针具有较低的细胞毒性。     

活性氧荧光分子探针研究进展

荧光分子探针检测技术具有检测灵敏度高、选择性好、操作简便等优点,基于荧光分子探针建立起来的荧光显微成像技术在生物体内活性小分子的检测中发挥着重要作用,因此受到了人们的广泛关注。本文介绍了几种用于活性氧物种检测的荧光分子探针。     

甘氨酸-氟硼荧近红外荧光分子探针的合成及性能测试

将一种具有近红外荧光性能的氟硼荧染料（BDDIPY）作为显影基团,制成新型的检测肿瘤细胞的近红外荧光分子探针。首先以氟硼二吡咯烷（BOD）为起始原料,通过缩合反应,将具有强供电子作用的N-苯基亚氨基二苄引入到氟硼荧中,得到了荧光光谱处于近红外区的氟硼荧化合物,接着用N-羟基琥珀酰亚胺为活化剂,将具有肿瘤亲和力的甘氨酸引入到荧光基团-氟硼荧（BDDIPY）,最终得到甘氨酸-氟硼荧近红外荧光探针,并对其结构进行了核磁和质谱表征,并进行了光学和生物学性能测试。实验结果显示：甘氨酸-氟硼荧近红外荧光分子探针的荧光发射波长大于700 nm,与肺癌细胞（GLC-82）具有较好的亲和力,达到23.65,是一个具有良好应用前景的检测肿瘤细胞的近红外荧光分子探针。     

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。     

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。     

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。     

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。     

荧光探针用于细胞内硒代半胱氨酸检测的研究进展

硒代半胱氨酸(Sec)在人体调控免疫反应、抑制癌症的发生，以及维持生理氧化还原平衡等方面发挥着十分重要的作用。采用荧光探针直接在分子水平上对硒代半胱氨酸进行体内实时无损检测是探索生理活动机制的最有效的方法。总结了不同类型的荧光探针分子的设计原理及其对应的传感检测机制和成像应用。对比了不同的分析检测方式以及效果，介绍了用于生物硒代半胱氨酸检测的特异性荧光探针的最新进展。     

石墨氮化碳在荧光探针中的应用研究进展

石墨氮化碳(g-C_3N_4)是近年来发现的一种新型的荧光材料,不含任何有毒金属元素,在生物成像、生物传感等领域具有潜在的应用。对g-C_3N_4在检测重金属离子、易爆炸物、生物分子和生物成像等荧光探针方面的应用进行了综述,并对其今后的发展前景和应用进行了展望。     

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。     

基于苯并噻唑用作分析物检测的小分子荧光探针

苯并噻唑及包含苯环和噻唑环的衍生物上的某些结构或官能团的引入可用于构建苯并噻唑荧光探针。基于光致电子转移、激发态分子内质子转移(ESIPT)、分子内电荷转移、聚集诱导发射的机理,获得的荧光探针可以与分析物特异性相互作用,从而改变其发光特性以实现对分析物。苯并噻唑荧光探针可用于物质检测,有害物质分析和细胞成像。综述了近5年来苯并噻唑荧光探针的研究现状,主要分为金属离子、阴离子、小分子和生物大分子,根据分析物的类型而定。总之,分析了基于苯并噻唑小分子荧光探针当前面临的挑战和进一步的应用。     

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。     

小分子荧光探针的设计和展望

荧光探针因具有选择性强、灵敏度高、操作简单等特点,已成为生命科学、环境保护、化学等领域的重要检测手段之一。通过对探针分子进行简单的结构修饰,可以设计合成出多种功能的探针。小分子荧光探针不仅设计简单、操作便捷,而且具有极大的开发应用空间,是目前科研工作者研究的热点。为了更好地设计和合成出更多功能型荧光探针,对目前小分子荧光探针的设计理念、要求、原理等方面进行了研究,并做出总结和展望,以促进小分子荧光探针的发展。     

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。     

DNA分子荧光探针

本文综述了各种DNA荧光探针的结构特征荧光性质和与DNA的作用方式，主要涉及了6类化合物：吖啶和菲啶类、菁类染料、荧光素和罗丹明类、噻嗪和恶嗪类染料、BODIPY类染料以及其它类别的探针，概述了DNA探针在生物分子分析方面的应用，并展望了DNA荧光探针的发展趋势和应用前号。有47篇参考文献。