近红外二区激活型小分子荧光探针研究进展

近红外二区(NIR-Ⅱ)荧光成像具有优良的组织穿透深度和空间分辨率,广泛应用于生物医学领域。与传统的常亮型荧光探针相比,激活型探针只有当特定的生物标志物存在情况下才会发生荧光信号变化,因此具有更高的信背比,会进一步提高区分病变与正常组织的准确度和可靠性。基于此,本文按照生物疾病模型进行分类,系统总结了近5年报道的近红外二区激活型小分子探针的结构、响应机理以及活体应用,并对目前激活型小分子探针面临的问题及发展方向进行简要介绍。

面向阿尔兹海默症的小分子荧光探针研究进展

阿尔兹海默症(Alzheimer’s disease,AD)是一种进行性的神经退行性疾病,典型临床症状表现为认知能力下降和行动障碍,常发生于老年阶段。事实上,AD患者出现症状前的更早时间,脑组织已经受到损伤。因此,针对AD早期诊断的研究对于该疾病的临床治疗至关重要。目前,具有深层组织穿透性、良好的血脑屏障穿透性和低光毒性特性的小分子荧光探针取得重大进展并应用于临床研究。虽然,AD的具体致病机制尚未完全明确,但是目前的研究结果表明活性物质如β-淀粉样蛋白、Tau蛋白和金属离子的含量水平异常在AD发生机制中发挥着重要作用。因此,本文主要综述AD相关的活性物质包括β-淀粉样蛋白,Tau蛋白,金属离子(Zn^(2+)、Cu^(2+)、Al^(3+))的小分子荧光探针的设计策略、响应机理、光学性能以及它们在诊断和治疗AD的应用潜能的最新进展。

席夫碱型有机小分子荧光探针的制备与表征——推荐一个综合化学实验

介绍一个综合型创新实验——有机小分子荧光探针的制备与表征。内容包括有机配体的合成及表征、荧光光谱的测试、金属离子的检测等。通过本实验的实践,既可以让学生更好地掌握无机、有机和分析化学相关专业知识,提升实验操作技能,又能让学生了解有机小分子荧光探针这一科研前沿领域,激发学生对科学研究的兴趣,培养科研能力。建议将本实验纳入本科高年级综合化学实验课。

特异性的蛋白小分子荧光探针及其标记技术

活体蛋白荧光标记技术已经被广泛应用于蛋白质功能的可视化研究中。荧光蛋白常被用来研究蛋白质在生物体内的表达和定位,但由于它本身体积比较大,往往会影响目标蛋白的生物活性。特异性的小分子荧光探针以其体积小、膜透性好、背景噪音低以及制备方便的优点成为蛋白质研究的一个有力工具。本文将简要介绍近几年来各类特异性小分子蛋白荧光探针的研究进展。

小分子荧光探针在硫醇检测中的最新研究进展

硫醇是一类非常重要的化合物,大量的生物化学事件包括氧化还原反应、甲基转移反应和辅酶A参与的反应等与其有着密不可分的关系,定量检测细胞内硫醇的浓度对于研究细胞功能具有重要意义。本文根据小分子荧光探针与巯基发生作用时反应基团的不同进行分类,就近三年该领域的最新研究进展做了较详细地介绍。

用于生物体内甲醛可视化检测的小分子荧光探针的研究进展

甲醛(FA)具有高反应活性和短的检测半衰期,广泛分布于生物体内和环境中。正常浓度范围的甲醛可以参与一碳循环,维持人体代谢稳态,而甲醛浓度的异常波动又会诱导机体病变,导致一系列疾病。实时测量甲醛在活细胞和组织中的浓度、持续时间和位置,对于破译甲醛的生理或病理功能、诊断和治疗甲醛诱发的疾病具有重要意义。有机小分子荧光探针具有灵敏度高、膜通透性好、实时原位分析、生物损伤小、操作方便等显著优势,是能够在时间和空间上实时监测细胞内甲醛浓度与分布的一种强大的非侵入性工具。近年来,一系列小分子荧光探针被开发出来用于生物体内甲醛的检测。本文将对这些用于生物体内甲醛可视化检测的荧光探针从识别机理(席夫碱反应、Aza-Cope重排)和荧光开启方式两方面进行阐述,并展望甲醛荧光探针的设计和研发方向。

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。

用于脑部疾病诊断的有机小分子荧光探针研究进展

脑部疾病的发病率随着人口老龄化、意外事故、高压环境等因素影响逐年攀升,但受医疗技术限制,“早发现早治疗”仍是目前防治脑部疾病的关键。有机小分子荧光探针作为医学成像领域诊断试剂中的一大分支,为疾病诊断及药物筛选提供了极大的便利。本文对有关阿尔兹海默症、帕金森病、癫痫等常见脑部难治愈疾病的有机小分子荧光探针进行总结,为脑部疾病诊断的荧光探针的进一步发展提供理论依据。

上海药物所研发用于诊断肺纤维化的小分子荧光探针

近日,国际期刊《Analytical Chemistry》在线发表了中国科学院上海药物研究所李佳课题组和浙江大学李新课题组合作开展的利用小分子荧光探针进行肺纤维化诊断的研究成果。该研究首次开发出一种可用于无创、无放射性诊断肺纤维化的一氧化氮荧光探针PNO1,为肺纤维化的早期诊断以及药物的筛选提供了快速高效的新方式。

荧光分子探针检测甲醛的研究进展

甲醛,作为重要的醛基小分子原料,被广泛应用于化工、生物医药、建材等领域。过量甲醛严重时可导致基因突变或癌变。系统地综述了近年来基于2-aza-Cope重排、肼醛缩合、胺醛缩合的反应型荧光探针分子的代表性成果。根据聚集态物质的荧光特点将其分为ACQ型、AIE型和MOF材料3类,从探针分子的设计、机制和应用的方面进行系统介绍,归纳这3种类型甲醛荧光探针的优势以及不足。对甲醛荧光探针的未来发展进行了展望,以期为设计性能更优良的荧光探针提供有益参考。

用于检测食品中生物胺荧光探针研究进展

生物胺(Biogenic amine,BA)等食源性污染物对人体健康有害,为保障食品安全,应严格控制食品中生物胺的含量。小分子荧光探针用于监测生物胺具有高灵敏度和选择性,操作简单,并且可以实现分析物的光信号可视化的特点。文章综述了选择性检测生物胺荧光探针的最新进展,讨论了近年来开发的用于检测生物胺的各种荧光探针的工作机理、传感性能,并对这些探针在食品中的应用进行了综述,讨论了分子荧光探针未来在食品中的研究方向、趋势和前景。

亚铁离子和亚铁血红素的小分子荧光探针研究进展

小分子荧光探针以其选择性好、灵敏度高、便于操作等优点受到了广泛的关注,在许多物种的检测中发挥了重要的作用,并且在生物医药领域的研究中也表现出了巨大的潜力。铁作为人体中含量最丰富的过渡金属,利用其氧化还原能力在许多生理功能中都扮演着关键的角色。由于细胞还原性微环境的影响,亚铁离子(Fe2+)是活细胞中游离铁的主要组成部分。亚铁血红素(heme)由Fe2+和原卟啉IX组成,是将人体内生物铁包裹在其中的主要信号分子之一,同样参与许多生理病理过程。因此,开发用于检测Fe2+及heme的小分子荧光探针作为有效监测工具将有助于进一步了解它们的病理及生理功能,并有望应用于其他领域。本文综述了近年来用于检测Fe2+和heme的小分子荧光探针研究进展,并对未来的发展方向进行了展望。

小分子荧光探针在绿色农药开发中的应用

小分子荧光探针以其灵敏度高、特异性强、稳定性好、操作便捷和成本低等特点在生命科学、医药化学和环境科学等领域得到了广泛的应用。在农药化学领域,小分子荧光探针常被用作农药残留及重金属污染的检测手段。近年来随着全球开发绿色农药战略需求的不断增强,作为靶向型药物设计和高通量筛选的重要分子工具,荧光探针在绿色农药新产品研发领域的应用不断普及和深化。本文从探针分子的化学设计、靶点识别及药物筛选的角度出发,围绕不同类型的绿色农药重要生物靶点,综述了小分子荧光探针在绿色农药开发领域的研究现状,并对其未来的发展趋势和应用前景进行了展望。

检测钾离子通道的小分子荧光探针的研究进展

钾离子通道是分布最为广泛、种类繁多的一类离子通道,因其生理功能的多样性,已成为许多疾病的药物作用靶点。近年来,许多化学结构不同的药物均因钾离子通道阻滞引起的严重心肌毒性而被撤出市场,使得小分子药物的钾通道抑制活性筛选面临重大挑战。介绍检测钾离子通道的小分子荧光探针的研究进展,并总结小分子荧光探针的作用机制,为今后小分子荧光探针的设计提供思路,使得小分子荧光探针可以广泛应用于候选药物的高通量筛选、钾离子通道的活体成像与检测。

有机小分子荧光探针检测核酸的研究进展

核酸(nucleic acids, NAs)是脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)和核糖核酸(ribonucleic acid, RNA)的总称,它是许多核苷酸单体聚合成的生物大分子物质,在生命体的生长、发育和繁殖过程中起着至关重要的作用.随着荧光成像技术的发展,有机小分子荧光探针逐渐成为细胞、组织及活体内核酸识别以及可视化成像的有力工具.本文以识别核酸的有机小分子荧光探针的荧光母核为主线,对近年来(2000~2021)该类探针的研究进展进行了系统综述,并且对其设计思路、反应机理和生物应用进行了概括.最后,对未来有机小分子荧光探针识别核酸的研究领域进行了展望.

监测细胞微环境及活性分子的有机小分子荧光探针

有机分子荧光探针因其灵敏度高,特异性强,对生物大分子和微环境扰动较少,同时可实现实时动态跟踪监测生物体中微环境的变化以及活性分子,已成为生物传感和生物成像领域的强大工具。本文总结了生物体微环境中常见的活性分子以及用于监测这些活性分子的有机分子荧光探针设计策略,并列举了近几年用于监测生物体中微环境变化以及活性分子的有机分子荧光探针,同时对这些荧光探针灵敏地监测与人类疾病相关的活性分子及其潜在应用价值做了讨论。

细胞与活体中小分子荧光成像研究进展

本文根据检测活性小分子的类别,概要介绍了近年来分子荧光探针针对还原性活性小分子、氧化性活性小分子、金属离子以及p H的细胞与活体荧光成像研究进展。最后对细胞、活体内活性小分子荧光成像研究领域提出展望。引用文献75篇。

6-苯并咪唑基-1-O-3-N,N-三乙酸甲酯基-3-氨基苯酚的合成及荧光性能研究

以苯乙烯类发色团苯并咪唑作为荧光发色团,以苯胺类受体作为识别基团,设计在识别基团中的氮、氧原子上引入三个识别位点乙酸根负离子,合成得到一种苯胺受体类新型荧光探针6-苯并咪唑基-1-O-3-N,N-三乙酸甲酯基-3-氨基苯酚,进行了水体系中探针荧光性能及金属离子识别性能的研究。研究表明,多识别位点的探针结构能够有效结合金属离子,对Zn^(2+)、Cu^(2+)和Hg^(2+)表现出不同幅度的荧光减弱型识别。

中国人膀胱癌BIU-87细胞导向肽的体外筛选与特异性鉴定

目的:体外差减筛选噬菌体展示环七肽库,获得与中国人膀胱癌BIU-87细胞系高度结合的小分子多肽并鉴定其结合特异性。方法:以中国人膀胱癌BIU-87细胞作为靶细胞,正常人膀胱上皮细胞为吸附细胞,对噬菌体展示环七肽库进行3轮体外差减筛选。ELISA法鉴定与BIU-87细胞呈强阳性结合的噬菌体克隆,对其编码的DNA进行序列测定和同源性分析。化学合成与BIU-87细胞强阳性结合的肽段并制备成FITC标记的荧光探针,流式细胞术、荧光显微镜下鉴定其与BIU-87细胞、正常人膀胱上皮细胞、人前列腺癌PC3M细胞、人肝癌SMMC-7721细胞以及人结肠癌HCT116细胞的特异结合能力。结果:经3轮差减筛选将噬菌体展示环七肽库富集了25倍,阳性率达76%。共获得10个强阳性克隆,DNA共有序列为SISSLTH、MARYMSA、TVRTSAD。BIU-87细胞与小分子荧光探针FITC-SISSLTH的结合率为(80.06±8.78)%,显著高于FITC-MARYMSA的(52.93±7.28)%、FITC-TVRTSAD的(38.04±7.47%)、FITC-EDRKETA的(1.91±1.37)%和FITC的(9.85±2.9)%(均P<0.01)。FITC-SISSLTH与BIU-87细胞的结合率显著高于与正常人膀胱上皮细胞、人前列腺癌PC3M细胞、人肝癌SMMC-7721细胞和结肠癌HCT116细胞的结合率[(80.06±8.78)%vs(13.89±1.97)%,(8.13±2.85)%,(27.00±2.87)%,(2.33±1.75)%;均P<0.01]。结论:噬菌体展示环七肽库经3轮体外差减筛选获得高效结合BIU-87细胞的导向肽SISSLTH,具有良好的结合特异性。