荧光传导机理构建β-半乳糖苷酶探针的研究进展

半乳糖苷酶(β-Gal)是细胞溶酶体中的一种糖苷水解酶,在催化糖苷键水解以及维持正常生命活动等领域起着至关重要的作用。开发能精确、快速检测β-Gal活性的方法对于卵巢癌、细胞衰老引发疾病的早期诊断和分子生物学领域的研究是十分重要的。考虑到荧光探针具有检测灵敏、响应迅速和时空分辨率高等特性,该综述对近年来报道的β-Gal荧光探针研究进展及其疾病诊断效果进行了总结,介绍了依据分子内电荷转移、荧光共振能量转移、聚集诱导发光和光诱导电子转移等信号传导机理构建β-Gal荧光探针的分子设计策略及应用特点,并重点介绍了二维检测体系能够突破探针使用单一信号传导机理进行检测时常遇到的局限。指出合理应用荧光信号传导机理构建具有灵敏性、空间分辨率高,化学稳定性好和细胞蓄积能力强等特点的β-Gal荧光探针,能够推进β-Gal荧光探针在卵巢癌诊断及治疗效果评价,细胞衰老程度评估和个体健康寿命预测等生物领域的高效应用。

用于生物微环境检测的极性比例荧光探针制备及性能分析

为了构建准确检测生物微环境的极性比例荧光探针,首先通过在苊酮上引入丙二腈和N,N-二甲基基团合成以萘环荧光团为基础的探针IA,再通过氨基缩合成环反应合成极性响应型的比例荧光探针IAN,并利用~1H NMR、C NMR和HRMS等方法对探针IA、IAN进行结构及质量表征后,用紫外-可见分光光度计和荧光光谱仪对探针IA和IAN在不同极性溶剂中的吸收、荧光发射光谱进行检测。结果表明:探针IA吸收峰和荧光发射峰为单峰,其荧光发射峰强度随着溶剂极性升高而增强;探针IAN则具有双吸收和双荧光发射峰(λ_(em)=474、552 nm),且荧光发射峰比值I_(474nm)/I_(552nm)对溶剂极性变化产生灵敏的Boltzmann函数响应;与探针IA相比,探针IAN能够作为比例荧光探针准确响应环境极性变化;运用探针IAN对患乳腺癌的小鼠和患肝胆综合症的珍珠龙胆石斑鱼组织检测显示,病变组织的荧光强度明显低于健康组织。研究表明,氨基发生缩合反应生成含氮原子杂环,可提高氮原子孤对电子与π^(*)体系的共轭程度,从而使探针分子同时产生n→π^(*)与π^(*)→π^(*)分子跃迁,基于此机理,可构建灵敏响应极性变化的比例荧光探针。