基于亲核取代反应的活性硫组分检测的荧光探针研究进展

活性硫组分（reactive sulfur species,RSS）是调节细胞过程和维持机体平衡的重要物质,与人类的各种疾病密切相关．在生物体系中快速、准确检测一系列RSS生物标志物,对于疾病的早期诊断和治疗具有非常重要的作用．在众多分子水平上检测RSS的方法中,荧光探针法是最方便、有效的方法之一．由于RSS本身具有强亲核性,基于亲核取代反应设计RSS荧光探针是目前常用的构建策略．本文综述了H₂S、谷胱甘肽（GSH）、半胱氨酸（Cys）等几种针对典型RSS生物标志物检测的荧光探针,主要是基于亲核取代反应对荧光探针的设计思路、构建方法、应用等的研究进展,并讨论了不同RSS生物标志物的不同响应机制．基于目前RSS荧光探针的研究进展和挑战,对该种类的荧光探针未来的研究方向和发展机遇进行了展望．      

一种基于萘酰亚胺神经介质模拟物荧光增强型探针

神经毒剂,如沙林、梭曼和塔崩等都是剧毒的有机磷化合物,可以用作化学武器,主要是抑制乙酰胆碱酶的活性,进而引起神经系统的紊乱,所以快速方便地检测此类化合物具有重要的意义.设计并合成了一种以萘酰亚胺为荧光团、肼基作为活性基团的快速响应荧光探针(PND),该探针可用于检测神经毒剂模拟物:氯磷酸二乙酯(DCP)和氰基磷酸二乙酯(DCNP),而且表现出了高选择性和高灵敏度.     

一类反应型氟离子荧光探针的合成与性能研究

合成一类以萘酰亚胺为荧光团的反应型氟离子荧光探针,并利用叔丁基二甲基氯硅烷作为识别基团来实现对氟离子的检测.首先对分子结构进行表征,然后通过荧光分光光度计对荧光性能进行研究,检测限能够达到6.167×10~(-8)mol/L,实验结果表明该分子是一类红移型荧光探针,并对氟离子的检测效果很好.     

一种用于氟离子可视化检测的荧光探针

丙二腈与6-羟基-2-萘甲醛反应合成2-(6-羟基萘-2-亚甲基)丙二腈(探针1),并将其作为荧光探针用于检测氟离子.在测试体系中,探针1的二甲基亚砜(DMSO)溶液为浅黄色,几乎没有荧光;加入氟离子后,溶液颜色立刻变为粉红色,且溶液显示蓝色荧光;而加入其他阴离子,溶液未显示荧光.研究还发现探针1对氟离子具有较强的选择性和较高的灵敏度;Job's法得出探针1与氟离子之间的配比为1:1;核磁滴定结果表明加入氟离子后,探针1上的酚羟基发生去质子化反应;分子轨道理论计算得出,探针1去质子化后HOMO-LUMO能级差增大,明显改变了溶液颜色和荧光光谱.     

一种检测生物硫醇的荧光探针

小分子生物硫醇半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)及谷胱甘肽(GSH)在人体中扮演着重要的角色.由于荧光探针法对硫醇的检测具有选择性好、灵敏度高、响应时间快、可实现生物体内硫醇的检测等优势,本文基于亲核加成反应机理,设计合成了一种新的选择性检测硫醇的荧光探针.该探针与硫醇作用后,荧光强度随硫醇浓度的增加逐渐增强,2 min内荧光强度可达到最大值.研究结果表明,该探针在生物成像方面有潜在的应用价值.     

三角架型萘酰亚胺荧光探针合成及识别研究

以4-溴-1,8-萘二甲酸酐、吗啡啉和三氨乙基胺为原料,通过分步反应,在三氨乙基胺的三个氨基处各引入4-吗啡啉基-1,8-萘二甲酸酐,制备得到一种三角架型荧光探针。在DMF/H2O中性缓冲介质Tris-HCl中,利用探针的荧光猝灭或吸收增强可分别检测微量Al3+、Cr3+离子,共存离子干扰小,线性范围均达2个数量级,荧光法检测限低至10-8mol·L-1,可应用于合成水样中微量Al3+、Cr3+离子检测的荧光和比色探针。     

一种卟啉近红外荧光探针用于 亚硝酸盐的检测应用

以卟啉为原料合成了一种检测亚硝酸盐的近红外荧光探针,利用核磁共振氢谱和质谱对化合物结构进行了表征.研究了亚硝酸盐的浓度对探针荧光的影响,结果表明,随着亚硝酸盐浓度的增加,探针的荧光强度逐渐增强,且在0.011 5～0.300 0μmol/L浓度范围内,相对荧光强度与亚硝酸盐浓度之间具有良好的线性关系,线性方程为F/F0=5. 915 4c+1.080 2,R2=0.991 9,有很高的灵敏度,检测限为11.5 nmol/L(S/N=3).选择性测试结果可知,探针与硝酸根离子反应后的相对荧光强度值为1.91,而与其他17种干扰物质反应后的相对荧光强度值均低于1.91,探针与亚硝酸盐反应后的相对荧光强度值为6.36,是探针与硝酸根离子反应后相对荧光强度值的3.3倍.抗干扰性测试结果可知,探针与亚硝酸盐反应后的相对荧光强度值为6.29,亚硝酸盐分别与其他18种干扰物质共同存在于溶液中时与探针反应后的相对荧光强度值在5.91～6.48变化,结果表明,探针对亚硝酸盐的检测具有良好的选择性和抗干扰能力.探针能成功地应用于不同规格的火腿肠和酱菜中亚硝酸盐的含量的测定,具有应用于实际样品中亚硝酸盐检测的潜力.     

一种荧光增强型的GSH荧光探针

常见的生物硫醇包括半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)以及谷胱甘肽(GSH),它们在人体中起着十分重要的作用.使用荧光探针检测此类生物硫醇具有灵敏度高、选择性好、响应时间快等优势.由于3种硫醇具有相似的化学结构(含有活性巯基),因此给这类生物硫醇的选择性检测带来挑战.本文设计了一种荧光探针(2-甲基,6-丙烯酰基喹啉)用于区分检测GSH和Cys/Hcy.通过测试该探针的光谱性质,发现在含有该探针的水溶液中加入谷胱甘肽(GSH)后,相应的荧光光谱和紫外-可见光谱都有显著的变化.相比其他分析物,发现探针在水溶液中对GSH具有较高的选择性和灵敏度.此外,考虑到该检测过程是在水相中进行的,因此该探针在生物成像方面具备潜在的使用价值.     

磁性荧光免疫纳米探针的制备及检测应用

建立了一种基于磁性荧光免疫纳米探针的竞争性免疫分析法并用于检测人免疫球蛋白G(_{Ig G}),蛋白G被用作抗体与磁性纳米团簇定向结合的衔接蛋白.将蛋白质修饰的磁性纳米团簇与荧光猝灭剂(_DABCYL)标记的山羊抗人Ig G偶联,然后与羧基荧光素(_FAM)标记的人Ig G孵育,得到磁性荧光纳米复合免疫探针,最后与目标分析物(人Ig G)孵育,进行竞争性免疫反应.结果表明,抗体的定向连接可以有效避免其抗原活性位点被包覆,而小尺寸的纳米团簇可以起到信号放大作用,从而提高检测灵敏度.该探针检测Ig G的线性范围为0.06～146.00nmol^·L^-1,检测限为0.02nmol·L^-1(S/N=3),其抗干扰能力强,并且能够用于人血清中Ig G的检测.     

硫代—1,8—萘酰亚胺的合成及表征

用３种硫代－１,８－萘酐与胺进行酰胺化反应合成３种硫代－１,８－萘酰亚胺。产物结构经过ＩＲ,＾１Ｈ－ＮＭＲ,ＭＳ表征。     

一种水溶性探针的合成及对双氧水的比色荧光检测

以4-溴-1,8-萘二甲酸酐为原料,经过Suzuki偶联反应、氨解反应,合成了一种水溶性的荧光探针,其结构经过1H NMR、MS进行了表征。利用荧光光谱、紫外光谱探讨了该探针对双氧水响应的性能。结果表明,该探针在纯水中对双氧水具有高选择性、高灵敏性,双氧水浓度在3.3×10-8~1×10-4 mol/L范围内探针对双氧水具有较好的线性,检测下限为0.1μg/mol。     

一种新型的光驱动变构荧光分子探针

变构效应是生命体实现复杂生理效应的精妙调控和准确表达的重要途径.本研究利用双硫键的光致翻转特性,以双硫键为变构枢纽单元,设计、合成了一种具有非线性响应的光驱动变构荧光分子探针.合成的分子探针DSSB经过光照后,因双硫键翻转而形成刚性的分子内氢键网络,探针溶液的荧光显著增强;同时,由于阴离子的氢键活性,F-、AcO-和H2PO4-等阴离子的存在将促使氢键网络重组而呈现出不同的荧光响应.因此,该探针可实现对3种阴离子的分辨性荧光传感,并具有非线性响应的特性.     

醌氧化还原酶检测荧光探针制备及性能

醌氧化还原酶的检测对提高癌症的诊断效果和预测药物的使用情况都十分重要,通过6步反应成功合成了一种用于醌氧化还原酶检测的荧光探针DBD-Q-1,探针由识别基团三甲基对苯醌和荧光团组成,使用核磁共振和高分辨质谱进行表征确定了其结构.随着醌氧化还原酶浓度的增大,荧光探针的荧光逐渐增强.在此过程中荧光探针DBD-Q-1结构中的三甲基对苯醌部分脱去形成内酯结构,从而导致探针荧光增强.当向其中加入其他生命相关物质时,荧光探针的荧光并没有明显改变,探针表现出对醌氧化还原酶良好的选择性.荧光探针DBD-Q-1在细胞中展现出了对醌氧化还原酶良好的成像效果.     

一种新型荧光探针的光谱性能

研究了化合物N-戊基-4-（2，2’-二吡啶基）氨基-1，8-萘酰亚胺在不同pH值下的紫外可见光谱和荧光光谱。在酸性条件下，二吡啶胺上的仲胺质子化后，使二吡啶胺给电子能力降低，萘酰亚胺荧光团的荧光发生猝灭。通过调控pH值来改变萘酰亚胺的4位取代基二吡啶胺的给电子能力，使荧光发生明显变化，从而得到新型的荧光探针。     

一种喹啉类Zn2+荧光比率型探针

以8-氨基喹啉为母体,设计并合成一种Zn2+比率型荧光探针,通过核磁、质谱表征其结构,并利用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱等研究了探针的识别性能.结果表明,该探针在pH为4.0~9.5条件下均能有效识别Zn2+,尤其在pH 7.4的生理条件下具有最优的识别能力.探针与Zn2+能形成结合比为1:1的稳定络合物且灵敏度高、选择性强、响应迅速,因此该荧光探针具有在生物及环境等领域有效检测Zn2+的潜力.     

1,8-萘酐类铅离子荧光探针的合成及荧光性质研究

以1,8-萘酐和萘乙二胺为原料设计合成了一种新的铅离子荧光探针M1,并对其结构进行了表征.荧光光谱实验表明:在乙醇溶液中,M1对Pb2+表现出了识别性能,随Pb2+的加入,其荧光光谱强度发生明显猝灭,而对Na+、K+、Ag+、Hg2+、Cr3+等离子无明显响应.Job’s plot实验显示M1与金属离子形成结合比为1∶1的配合物,Pb2+在0～9×10-5 mol·L-1范围内,探针的荧光强度与其浓度成线性关系.     

荧光探针法检测活性羰基化合物甲醛的研究进展

活性羰基化合物广泛存在于生物体内,参与维持人体内稳态平衡,当其水平发生变化,会导致机体发生病理变化产生疾病。甲醛(FA)作为结构最简单的活性醛基化合物,含有反应活性极高的羰基,化学性质活泼,被认为是人类的自然毒物和致癌物。设计合成用于检测生物体内甲醛的探针,对探究甲醛的生理、病理的研究以及疾病诊断和控制等方面具有重大意义。荧光探针具有实时性、灵敏度高、选择性好、生理学毒性低等优点,使得其在甲醛的检测上有很大优势。因此,发展利用荧光探针对甲醛进行检测得到了广泛的重视。文中对识别甲醛的小分子荧光探针作了概述,将探针分子识别甲醛的机理进行了归纳总结(Aza-cope重排、NHNH2和NH2与甲醛的反应及其他反应类型),对探针的设计思路、识别机理以及生物应用等方面进行了论述,并展望了测定甲醛荧光探针的设计思路和应用前景。     

用于有机磷农药及其水解产物可视化检测的荧光探针制备及性质研究

使用氯金酸和柠檬酸三钠回流法合成出荧光吸收峰在520 nm的金纳米颗粒,并与罗丹明B修饰合成探针.金纳米颗粒与罗丹明B发生荧光共振能量转移(FRET)作用使罗丹明B的荧光淬灭.在加入毒死蜱之后,毒死蜱及其水解产物能有效取代罗丹明B,使荧光恢复.金纳米颗粒探针对毒死蜱及其水解产物的浓度响应区间为(0～0.1)mm,低至0.1 nm也有响应,且荧光变化迅速,从而能够快速有效地检测超痕量有机磷农药毒死蜱及其水解产物.     

多功能荧光探针用于次氯酸及微环境检测

次氯酸作为一种活性氧,在免疫系统中起着重要作用,但是过量的次氯酸会对生物体造成严重损伤,因此对次氯酸含量的检测十分有必要．另一方面,生物微环境的稳定是保持细胞正常增殖、分化、代谢和功能活动的重要条件,微环境成分的异常变化可使细胞发生病变．因此,极性和黏度,作为重要的微环境参数,对于其水平的监测是有意义的．在多种次氯酸和微环境检测方法中,荧光分析法由于灵敏度高、选择性好等显著优势受到广泛关注．虽然目前已经有多种探针用于次氯酸、极性或黏度的检测,但它们大多只能实现单一指标的检测．因此,开发一种用于次氯酸及微环境检测的多功能探针十分必要．通过合理的分子设计开发了一种基于香豆素-三苯胺衍生物的新型多功能荧光探针CAT．在设计策略中,将具有聚集诱导发光(AIE)效应的三苯胺衍生物作为供电基团引入D(电子供体)-π-A(电子受体)型分子中,以同时实现基于分子内电荷转移(ICT)效应的极性检测和基于AIE效应的黏度检测．实验证明,探针可以通过最大发射峰处的荧光强度变化实现对极性和黏度水平的监测．此外,选择香豆素衍生物作为次氯酸(HClO)的荧光基团,并以N,N-二甲基硫代甲酸酯作为其识别位点,成功实...