有机小分子荧光探针的研究最新版本
一种小分子荧光探针及其制备方法与应用与流程
一种小分子荧光探针及其制备方法与应用与流程
小分子荧光探针作为一种重要的生物分子探测工具，在生命科学领域中具有广泛的应用前景。
本文将介绍一种新型的小分子荧光探针及其制备方法与应用与流程。
首先，该小分子荧光探针的制备方法非常简单，只需要将荧光染料与一种特殊的载体分子结合即可。
这种载体分子具有良好的生物透性和生物相容性，可以在细胞膜上自发结合，并产生强烈的荧光信号。
其次，这种小分子荧光探针的应用范围非常广泛。
它可以用于细胞分子成像、酶活性检测、蛋白质定位等多种生物学实验中。
例如，它可以用于检测细胞内的一些生物活性分子的水平，如钙离子、离子基团、ATP等，具有高灵敏度和高分辨率。
最后，该小分子荧光探针的实验流程也非常简单。
只需将其加入到细胞培养液中，等待一定的反应时间，即可通过荧光显微镜或其他荧光成像仪器观察到荧光信号的强度和分布情况。
总之，该小分子荧光探针具有制备简单、应用广泛、实验流程简便等优点，将为生命科学研究提供更多的实验工具和方法。
同时，我们也期待该小分子荧光探针在其他领域中的应用，为相关领域的研究带来新的突破。
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小分子生物硫醇荧光探针研究进展
小分子生物硫醇荧光探针研究进展硫醇分子是一类含有硫原子的有机化合物，具有广泛的生物活性和生物学功能。
很多生物过程中都涉及到硫醇分子的参与，如蛋白质酶催化、细胞代谢和信号传递等。
因此，对硫醇分子的探测和定量分析在生命科学和医学等领域具有重要的意义。
近年来，小分子生物硫醇荧光探针的研究成为生命科学研究的热点之一。
目前，已经开发出了许多种基于荧光的小分子生物硫醇探针，这些探针具有结构简单、灵敏度高、特异性好等优点，可以用于检测生物样品中低浓度硫醇的存在。
下面将对小分子生物硫醇荧光探针的研究进展进行综述。
1. 分子设计策略小分子生物硫醇荧光探针的设计一般基于硫醇与探针之间的反应机理。
目前，单硫质量法和双硫质量法是较为常用的设计策略。
单硫质量法：探针分子中含有硫醇反应部位，硫醇与探针分子反应后形成稳定的荧光产物。
例如，采用NF-kB转录因子结构域中的保守半胱氨酸螯合靶点，结合染料模块得到SsnB探针。
SsnB通过对半胱氨酸的快速、可逆性荧光猝灭-荧光回复机制，完成对天然细胞内半胱氨酸的高灵敏度、高选择性成像。
双硫质量法：探针分子中含有两个硫醇反应部位，当硫醇与探针分子反应后形成荧光产物，这种方法可以减少假阳性反应。
例如，基于2,3-二环己烯-1,4-二硫醚（DCDHF）结构，可以得到一类荧光染料探针，可以针对硫代谷胱甘肽S-S键的断裂反应进行检测。
2. 探针类型小分子硫醇荧光探针的种类繁多，可以根据其化学结构、光学性质和生物应用等方面分为不同的类别。
（1）巴比妥酸探针：巴比妥酸基团在光激发下能够产生强烈的荧光信号，具有高的选择性和灵敏度检测半胱氨酸。
（2）环状亚油酰亚胺探针：环状亚油酰亚胺荧光探针是一种简单的硫醇探测分子，可以用于检测低浓度的半胱氨酸和谷胱甘肽，由于其荧光信号强度稳定、选择性好，尤其适用于检测天然生物中的硫醇。
（3）吲哚酮类探针：吲哚酮是一类常用的荧光染料，可以通过反应产生持久的差异荧光信号。
有机小分子荧光探针的研究1
PET识别分析物理论示意图
PET过程可以用前线轨道理论具体解释：当识别基 团不存在时，荧光团被光激发后，其最高占据轨道 （HOMO）的一个电子跃迁到最低空轨道（LUMO）,能 够产生荧光； 若外来识别基团的HOMO或LOMO轨道介于荧光团 两轨道能量之间，此时就可以发生识别基团与荧光团之间 的电子转移而导致荧光的猝灭。即PET过程阻止了荧光团 的一个电子从激发态到基态的非辐射跃迁途径，降低了荧 光团的量子产率，表现为荧光强度的减弱或淬灭。
4 激基缔合物/复合物（ excimer / exciplex ）
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激基缔合物指一些荧光团在激发态与另一相同或不同的基态荧光 团接近时往往能生产激基缔合物（通过π-π堆积作用形成激基缔合物） 可观察到双重荧光。它的发射光谱不同于单体的荧光，新的荧光会产 生一定的红移，且出现强而宽的，无精细结构发射峰。这种作用本质 上是光致电荷转移作用，在两个相同的荧光分子之间形成激基缔合物 以及在两个完全不同的荧光分子之间形成激基复合物，可以用下式表 示： • A* + A A*-A ( excimer ) • A* + B A*-B ( exciplex )
分子内电荷转移是指分子在激发态时发生分 子内电子转移，造成正负电荷分离，形成分子电 荷转移态。分子内电荷转移荧光探针分子通常是 荧光团上同时连有推电子基团（电子给体，Donor） 和吸电子基团（电子受体，Acceptor）,通过π键提 供电子转移的通道，形成强的推-拉作用的共轭体 系，其吸电子基团或推电子基团本身充当识别基 团的一部分。当识别基团和被分析物结合后，作 为识别基团的供电子部分或拉电子部分的推拉电 能力发生的改变，整个体系的的π电子结构重新 分布，从而导致吸收光谱，发射光谱发生变化， 主要是光谱红移或蓝移 。
基于有机小分子传感器的生物分子检测方法研究
基于有机小分子传感器的生物分子检测方法研究一、引言生物分子检测方法的研究在科学领域中具有重要意义。
为了实现更为精确和快速的生物分析，科学家们不断探索新的技术和方法。
其中，基于有机小分子传感器的生物分子检测方法备受关注。
本文将主要讨论该方法的研究现状和前景。
二、有机小分子传感器的基本原理有机小分子传感器是一种将有机小分子作为感测元件，可与特定的生物分子相互作用并发生可测量的信号变化的探测器。
其基本原理是利用有机分子的特异性与生物分子结合，并通过适当的检测元件将结合事件转化为对应的信号输出。
三、常见的有机小分子传感器1. 荧光探针：荧光探针是利用有机荧光分子作为探测元件，通过荧光的增强或猝灭来检测生物分子。
这种传感器可以通过改变有机分子的结构或与生物分子相互作用后引起的荧光变化来实现对生物分子的高度敏感检测。
2. 导电聚合物传感器：导电聚合物传感器是利用导电聚合物与目标生物分子发生作用后其电导率的变化来进行检测的。
这种传感器可以通过导电聚合物与生物分子的结合来调控电子转移过程，进而实现对生物分子的定量测量。
3. 表面增强拉曼散射传感器：表面增强拉曼散射传感器利用有机小分子在金属表面的增强效应来实现对生物分子的检测。
通过与纳米颗粒包裹的有机小分子结合后，目标生物分子的拉曼散射信号得到大幅度增强，从而实现对其的高灵敏度检测。
四、研究现状与应用前景1. 研究现状：目前，在有机小分子传感器的研究领域，学术界和工业界都取得了一系列研究成果。
有机小分子传感器在医学生物分析、环境监测、食品安全等领域具有广泛应用前景。
例如，利用有机小分子传感器检测致病菌的存在，可以提供快速筛查和有效控制的手段，有助于提高食品安全水平。
2. 应用前景：随着科学技术不断进步，有机小分子传感器在生物分子检测领域的应用前景仍然广阔。
可以预见，未来有机小分子传感器将在医学、生物学和环境科学等领域中发挥更加重要的作用。
科学家们可以通过改进传感器结构和分子识别机制，提高其灵敏度、选择性和稳定性。
有机小分子荧光探针与材料
有机小分子荧光探针与材料
有机小分子荧光探针是一种能够产生荧光信号的有机分子，通常用于生物分子的检测和成像。
它们具有高灵敏度、高选择性、低毒性和易于合成等优点，因此在生物医学、环境监测和材料科学等领域得到了广泛的应用。
有机小分子荧光探针的设计和合成通常基于荧光团和识别基团的结合。
荧光团是产生荧光信号的部分，通常是含有共轭双键的芳香族化合物。
识别基团是能够与目标分子特异性结合的部分，可以是氨基酸、核苷酸、糖类、生物碱等。
有机小分子荧光探针的应用非常广泛。
在生物医学领域，它们可以用于检测蛋白质、核酸、细胞、细胞器等生物分子，以及监测生物体内的代谢过程和药物代谢等。
在环境监测领域，它们可以用于检测水中的重金属离子、有毒有害物质等。
在材料科学领域，它们可以用于检测材料的表面性质、分子结构等。
近年来，随着材料科学的发展，有机小分子荧光探针也被广泛应用于材料的研究中。
例如，利用荧光探针可以研究材料的光吸收、荧光发射、能量转移等性质，以及材料表面的化学反应等。
此外，荧光探针还可以用于制备荧光材料，如荧光染料、荧光纳米材料等。
总之，有机小分子荧光探针是一种非常有用的工具，在生物医学、环境监测和材料科学等领域都有广泛的应用前景。
随着材料科学的不断发展，荧光探针在材料研究中的应用也将不断拓展和深化。
荧光性有机小分子材料在生物医学中的应用研究
荧光性有机小分子材料在生物医学中的应用研究荧光性有机小分子材料是指具有荧光性质的分子材料，它们在吸收特定波长的光后能够发射特定波长的荧光，因此被广泛应用于生物医学研究中。
在这篇文章中，我们将介绍荧光性有机小分子材料在生物医学领域中的应用与研究进展。
1. 生物成像荧光成像技术是目前生物医学领域研究的主要方法之一。
荧光性有机小分子材料具有较高的荧光量子产率和化学稳定性，其发射光谱可以通过调整分子结构进行调控。
因此，荧光性有机小分子材料成为了生物医学领域中广泛应用的荧光探针。
借助荧光性有机小分子材料，可以实现生物样品的高分辨率成像、无创活体成像、多模态成像等应用。
例如，研究人员可利用荧光性有机小分子材料对小鼠等动物进行生物成像，以研究动物的器官结构、生理功能及疾病状况等。
同时，荧光性有机小分子材料还可用于研究细胞内交互作用等生物过程。
2. 生物传感荧光性有机小分子材料还被广泛应用于生物传感领域。
在细胞生物学、分子医学以及药学中，往往需要检测特定的生物大分子，如蛋白质、酶、核酸等，荧光性有机小分子材料在这些生物大分子的检测中，展现出了优异的特性。
荧光性有机小分子材料可以作为分子传感器，根据不同分子的特异性作用，发生特定的结构、荧光信号变化，实现对特定生物分子的检测和定量分析。
这种传感技术可以用于快速筛选抗癌药物、检测RNA表达水平、生物代谢动力学等领域。
3. 刺激响应荧光性有机小分子材料还具有刺激响应能力，诸如光、电、热、酸碱等不同刺激可引起分子结构的变化，从而使分子的荧光性质发生变化。
这种特性使得荧光性有机小分子材料成为了先进的检测方法。
比如，利用荧光性有机小分子材料，可以研究细胞内的钙离子含量、PH值等参数的变化，有效地探究肿瘤细胞的诊断和治疗。
该类材料还可用于设计新型荧光分子交互材料、智能荧光传感器、高通量药物筛选器等高效诊断平台。
总之，荧光性有机小分子材料已被广泛应用于生物医学研究中，其丰富的特性探究和材料制备不断推动其在实际应用中的广泛推广。
新型有机小分子在生化荧光探针中的应用
新型有机小分子在生化荧光探针中的应用有机小分子是广泛应用于各种生物领域的一种化学物质，具有一定的生物活性和分子识别能力。
在生化荧光探针中，有机小分子可以作为荧光染料，与生物分子结合形成复合物，发挥荧光作用，从而完成生物分子的检测和定量分析。
新型有机小分子作为荧光探针在生物学、医学等领域的应用越来越广泛。
一、有机小分子在生化荧光探针中的优势1. 可控性好有机小分子的结构可以通过化学合成进行精细调控，具有较强的可控性。
通过调整有机小分子的化学结构和配位基团，可以使其与特定的生物分子发生选择性、高亲和力的相互作用。
2. 易于标记与蛋白质、核酸等大分子相比，有机小分子具有相对较小的分子量，因此易于标记。
将有机小分子与荧光基团结合后，可以通过荧光显微镜等手段直接观察其与生物分子的相互作用。
3. 光学性质优异有机小分子的光学性质在一定程度上决定了其作为荧光探针的使用效果。
一些新型有机小分子具有较高的荧光量子产率、良好的荧光稳定性和响应速度，可以用于高灵敏度、高选择性的生物分子检测。
二、新型有机小分子的应用前景1. 荧光探针新型有机小分子作为荧光探针，在生物分子的检测和定量分析上具有广泛的应用前景。
例如，近年来研究人员发现了一类新型的有机小分子，称为悠闲蓝（leisure blue），具有发射波长可调、荧光强度高、环境敏感等特点。
悠闲蓝可以用于活细胞荧光成像和标记蛋白质等生物分子，具有广泛的应用前景。
2. 生化传感器新型有机小分子还可以作为生化传感器应用于生物分子的检测等领域。
例如，近年来研究人员合成了一种新型的生化传感器，称为BTXB，可以检测细胞内钙离子浓度。
BTXB是一种由氮、硫、硒构成的有机小分子，具有高灵敏度、高选择性和长时间稳定性的特点，可以用于生物医学研究和药物开发。
三、新型有机小分子的合成方法要合成具有一定生物活性和分子识别能力的有机小分子，需要进行精细的化学合成。
近年来，研究人员提出了一系列新型有机小分子的合成方法，以满足生化荧光探针等需要。
荧光纳米探针的合成及其应用研究进展
第43 卷 第 1 期2024 年1 月Vol.43 No.11~18分析测试学报FENXI CESHI XUEBAO （Journal of Instrumental Analysis ）荧光纳米探针的合成及其应用研究进展侯可心，丁晟，杨焜，王在玺，李钒*（军事科学院系统工程研究院，天津 300171）摘要：近年来涌现的荧光纳米探针独特的尺寸及结构赋予其优异的光稳定性、较高的荧光量子产率、可调的激发发射波长等众多优势，引起科研工作者的广泛关注。
荧光纳米探针作为一类重要的光响应性纳米材料在小分子及生物大分子检测、细胞成像、活体诊断等领域具有广阔的应用前景，有望成为传统有机荧光染料的理想替代物。
该文针对目前研究较多的量子点、金属纳米簇及金属-有机框架及其他纳米荧光探针，介绍了其结构组成、物理化学性质等基本性质，并着重阐述其主要合成方法以及在化学传感、生物医学等领域的应用及研究进展，最后对目前该领域的发展前景做出总结及展望。
关键词：荧光纳米探针；光响应性；量子点；金属纳米簇；金属-有机框架中图分类号：O657.3；G353.11 文献标识码：A 文章编号：1004-4957（2024）01-0001-18Research Progress of Design ，Synthesis and Application of Fluo⁃rescent Nanoprobe HOU Ke -xin ，DING Sheng ，YANG Kun ，WANG Zai -xi ，LI Fan *（Institute of Medical Support Technology ，Academy of System Engineering of Academy of Military Sciences ，Tianjin 300171，China ）Abstract ：In recent years the unique size and structure of fluorescent nanoprobe would give it excel⁃lent performances including good photo stability ，high fluorescence quantum yield and the adjustable length of the excitation and emission wavelengths ，and these advantages attract wide attention of re⁃searchers. Fluorescent nanoprobe as an important kind of photo -responsive nanomaterial is consid⁃ered promising in many fields such as small molecules detection ，biomacromolecules detection ，cel⁃lular imaging and real -time in vivo diagnosis ，and is expected to become an ideal substitute for tradi⁃tional organic fluorescent dyes. The aim of this review is to provide a survey on the research progress of the main materials such as quantum dots ，metal nanoclusters and metal organic frameworks ，in⁃cluding structure and physicochemical property ，especially the synthetic method and the application in chemical sensing and biomedical fields ，while finally make summary and prospect.Key words ：fluorescent nanoprobe ；photo -response ；quantum dots ；metal nanoclusters ；metal or⁃ganic frameworks 荧光探针作为一种荧光传感器，以荧光物质为指示剂，可通过荧光信号变化用于对特定分子的检测。
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荧光分子探针的优点
• 灵敏度高 • 选择性好 • 使用方便 • 成本低 • 不需预处理 • 不受外界电磁场影响 • 远距离发光
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荧光分子探针的结构
荧光分子探针通常 由三部分组成：
• 识别基团（receptor） • 荧光基团
（fluorophore） • 连接体部分（spacer）
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PET识别分析物理论示意图
PET过程可以用前线轨道理论具体解释：当识 别基团不存在时，荧光团被光激发后，其最高占据轨道 （HOMO）的一个电子跃迁到最低空轨道（LUMO）,能够产 生荧光；
若外来识别基团的HOMO或LOMO轨道介于荧光团 两轨道能量之间，此时就可以发生识别基团与荧光团之间 的电子转移而导致荧光的猝灭。即PET过程阻止了荧光团 的一个电子从激发态到基态的非辐射跃迁途径，降低了荧 光团的量子产率，表现为荧实用光文档强度的减弱或淬灭。
有机小分子荧光探针的研究
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什么是荧光探针？
荧光探针是建立在光谱化学和光 学波导与测量技术基础上，选择性的将分 析对象的化学信息连续转变为分析仪器易 测量的荧光信号的分子测量装置。
荧光探针受到周围环境的影响，使其 发生荧光发射发生变化，从而使人们获知 周围环境的特征或者环境中存在的某种特 定信息
4、激基缔合物（excimer/exciplex）
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1 光诱导电子转移（PET, photo-induced electron
transfer）
光诱导电子转移是指电子给体或 电子受体受光激发后，激发态的电子给体 与电子受体之间发生电子转移的过程。
识别基团与被分析物结合之前， 荧光基团受激发，最终被光激发到激发态 的电子不能跃迁到基态，使得荧光基团的 荧光淬灭。而识别基团与被分析物结合后， PET过程受阻，荧光基团的荧光得以恢复。
Fluorephore Spacer Receptor hv
F
S
R
strongly fluorescent
Analyte
识别基团决定了探针分子的选择性和特异性，报告基团 则决定了识别的灵敏度，而连接体部分则可起到分子识 别枢纽的作用。
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荧光分子探针的设计原理
荧光分子探针的设计原理主要有以下几种： 键合-信号输出法、置换法和化学计量计法。 1、键合-信号输出法
Cu2+
CN-
Cu(CN)2
3
4
化合物3以氟硼荧为荧光团修饰了DPA为识别基团， 探针本身荧光很强，但与铜离子络合后可形成结构3，从而 淬灭了氟硼荧的荧光，加入氰根离子后，由于铜离子与氰根 离子的结合常数更大，从而把作为荧光基团的氟硼荧衍生物 从络合状态中置换出来得到结构4，使之进入溶液，荧光恢 复，而其它的阴离子没有这样的现象，因此可以实现对氰根 离子的检测。
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3、化学计量计法
探针分子 新物质A
被分析物
探针分子 新物质C
被分析物
中间体
新物质B
基于化学计量计设计的荧光探针 （I）被分析物和探针分子反应形成了共价化合物； （II）被分析物催化探针分子反应生成两种新物质
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化学计量计法是利用探针分子和被分 析物之间发生的特定化学反应（一般是不可逆 反应）来改变探针所处的化学环境，从而对被 分析物进行识别的一种方法。根据化学计量计 法设计的探针可以称为化学计量计，主要包括 两种类型：
一、探针分子和被分析物发生化学反应后形成共价化合物 （I）； 二、被分析物催化探针分子反应生成两种新物质（II）。 一般而言，基于化学计量计原理设计的荧光分子探针通常具有
不可逆性和较好的选择性。
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基于化学计量计法设计的次氯酸根离子荧光探针
根据次氯酸根可以氧化羟胺的特性，设 计合成了化合物5，当次氯酸根存在时可氧化羟胺 结构，使罗丹明开环，从而形成结构6，最终进一 步水解为罗丹明6G本身7，而产生强烈的荧光。而 其它氧化性分子没有这样的特性，因此可以实现 对水相中次氯酸根的高选择性检测。
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荧光探针的响应机理
荧光分子探针主要有如下几种响应机理：
1、光诱导电子转移（PET, photo-induced electron transfer）
2、分子内电荷转移（ICT, intramolecular charge transfer）
3、荧光共振能量转移（FRET, fluorescence resonance energy transfer）
被分析物
识别基团 结合被分析 基于置换法设计的荧光探针
该原理是利用识别基团分别与荧光基团和被分析物结 合能力的不同来实现对被分析物的检测。
识别基团和荧光基团形成络合物，当被分析物加入到该体系中时， 由于识别基团与被分析物的结合能力要强于识别基团与荧光基团的结合能 力，因此被测物将荧光基团置换出来，从而引起了整个体系荧光等化学参 数的变化，进而为仪器或者裸眼识实别用文，档该原理常用于设计阴离子荧光探针。
PET1 识别基团对荧光团的PET过程发生和受阻的前线轨道理论解释
第一种是识别基团对荧光基团的电子转移（PET1），如图1.9所示， 即识别基团的HOMO轨道介于荧光基团的HUMO和LUMO轨道之间，当被分析物 不存在时，荧光基团被激发后，识别基团的HOMO轨道的电子转移到荧光基 团的HOMO轨道，致使荧光基团被激发到LUMO轨道上的电子无法回到基态而 难以产生荧光，导致荧光淬灭，即PET1过程发生。
荧光 连接体 信号输出
基团
识别 被分析物 基团
键合-信号输出法是指将探针中的识别基团和荧光基团 通过共价键连接起来设计荧光探针的方法。
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当识别基团与被分析物结合时会 引起荧光基团的化学环境发生变化，通过 颜色的改变、光谱的移动、荧光强度的增 减等现象来表现，这些变化可被裸眼或者 仪器识别。这是目前ห้องสมุดไป่ตู้止在设计荧光探针 中应用最广泛的方法 。
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作为荧光基团的香豆素和作为识别基团的邻氨 基苯硫醚以席夫碱相连，加入锌离子后，与硫醚上的硫原 子、席夫碱上的氮原子及香豆素上的氧原子配位得到结构 2，抑制了席夫碱上C=N键的旋转，实现了荧光从无到有的 变化
1
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基于键合-信号输出法设计的锌离子荧光探针
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2、置换法
识别基团 荧光基团 结合荧光基团 物