超氧阴离子自由基荧光探针的研究进展

１９ ９ ９年 Ｏ ｙｓｉ 等发现 ： ｈａ ｋ ｈｉ 超氧阴离子能特 异性使磷脂质体与 ｌ３ 二苯基异苯并呋喃产生的 ，一
荧 光减 弱 ， 由此提 出将 １３一二 苯基 异 苯 并 呋 喃 用 ， 于检 测超 氧 阴离 子 。而早 在 １９ ９ １年 Ｗｏｎａ 就 ｚｉ Ｍ ｋ
作简单 、 灵敏度高和选择性好等特点 ， 但是该探针属
ｏ ｌ ｔｅｒａ ｔ ｅ ｏ ｙ ｅ ｐ ｃｅ ．ｃ ｕｄ ｂ ｒ ｎｌｔｄ ｉｔ ｔ ｅ ｅ ｃｉｅｏ ｙ ｅ ｒｅｒ ｄｃｌ．ｎ ｒｃ ｎ ｆａｌ ｈ ｅ ｃｉ ｘ ｇ ｎ ｓ ｅ ｉｓ ｏ ｌ ｅ ｔ ｓ ｅ ｎｏ ｏｈ ｒｒａ ｔ ｘ ｇ ｎ ｆ ａ ｉａｓ Ｉ ｅ ｅ ｔ ｖ ａ ａ ｖ ｅ ｙ ａｓ ａ ａｇ ｕ ｅ ｆ ｉ ｒｔｒ ｅ ｏ ｅ ｔａ ｓ ｐ ｒｘｄ ａ ｉｎ ａ ｉａ ｉ ｌｓｌ ｒｌｔｄ ｗｉ ｅ ｒ ， ｌｒｅ ｎ ｍｂ ｒ ｏ ｌｅａｕｅ ｒ ｐ ｒ ｄ ｈ ｔ ｕ ｅ ｉｅ ｎｏ ｒｄｃ ｌ ｓ ｏ ｅｙ ｅａｅ ｔ ｔ ｔ ｏ ｃ ｈ
光法相 比较而言更加具有吸引力 ， 不仅简单易行 ， 便 于操作 ， 具有高灵敏度、 高选择性的特 点， 而且可 以
实 现活 细胞 内超氧 阴离 子 自由基 的 “ 原位 可 视化 ” ，
两种新型荧光探针都 能够高选择性 、 高灵敏性地检 测Ｏ ・ 而且具有水溶性好及生物兼容性等优点 。 ，
Ｎ ｒ ａ Ｕ ｉ ｒｔ，ｎｎ ２０ １ ，Ｃ ｉａ ｏｍ ｌ ｎｖ ｓｙＪ ａ ５０ ４ ｈｎ ） ｅｉ ｉ
Ａｂｔａ ｔＳ ｐ ｒｘ ｅａ ｉ Ｏ ・ ｓ ｌｉ ｏｔ ｔｒｅｒｄｃｌ ｉ ｂｏｏｉ ｌ ｓ ｅ ｓ ｈ ｒｄ ｃｓｏ ｓｒｃ ：ｕ ｅｏｉ ｎｏ ｄ ｎ（ ）ｉ ａ ｒ ｎ ｅ ａｉａ ｉｌ ｃ ｌａ ｅｐｅｅｅｓｒ ｌｍｐ ａ ｆ ｓｎ ｇ ａａ ｗ ｌ ｔ
定 的局 限性 ， 与超 氧反 应 时 间 长 、 溶性 差 、 如 水 受
到生物体中高浓度 的 Ｇ Ｈ干扰等。因此该探针影 Ｓ
响 了生物样 品中超 氧 阴离子 自由基 的检 测 。 ２５ 双 （ 苯基 次膦 酰基 ） 光素 ． 二 荧 基于超 氧 阴离 子 自由基 的 亲核 性 ，０６年 本课 ２０
倍 ・ Ｈ共存下无 干扰 ， Ｏ 为医学 临床上监测病变组
织内超氧阴离子 自由基提供了新的方法。
２７ 香草醛 缩苯 胺荧 光 探针 ．
红色荧光 ； 其次 Ｈ Ｅ的浓度偏高不仅导致荧光增强 ，
而且能促进超氧阴离子岐化成 Ｈ Ｏ Ｌ 。因此该方 ： ２ 引 法不能准确地定量检测超氧阴离子 自由基。
同 ， 同一细胞 内不 同的细胞器 中生物活性物种存 在
在的种类与浓度也不尽相同。比如线粒体是超氧阴
第１ ０期
李晓瑞 ： 超氧阴离子 自由基荧光探针 的研 究进展
敏性方 向发展 ， 同时也存在着一些问题 ， 但 如专一性
二苯 基 异 苯 并 呋 喃 结 合 可 以 作 为 检 测 ０ ・
或 ０ 的荧光指示器 。
２３ ２一（ ． ２一吡啶基 ） 并噻 唑啉 苯
不强， 水溶性与生物兼容性不容易兼有 ， 生物体系的
背景荧光干扰 等。特别是能实现细胞内某一区域的 超氧阴离子 自由基检测的理想 的荧光探针还未见报
相色谱法 （ Ｐ Ｃ ］化学发光法 引、 Ｈ Ｌ ）“ 、 荧光分析
法 Ｈ以及 电化学 方 法 引等 。在 上 述 方 法 中 ，荧
题组唐 波 等【 ２ 计 合 成 了 两 种 新 型 的荧 光 探 副设 针——双（ 二苯基次膦酰基 ） 荧光素和双（ 二苯基次
膦 酰基 ） 萘荧 光素 用 于 检 测 超 氧 阴离 子 自由基 。这
于紫外可见区， 有待更进一步的发展。
３ 展望
证实了磷脂质体与 ｌ３一 ， 二苯基异苯并呋喃产生 的 荧光能被单线态氧猝灭 Ｊ 。因此 ， 磷脂质体与 １３ ，
一
纵 观从 二 十 世 纪 九 十年 代 至今 ， 现 了大量 的 出
荧光探针检测 Ｏ ・ 它们逐渐趋于高选择性 、 ， 高灵
Ｋｅ ｒ ｓ ｒｄｃｌ；ｕ ｅｏｉｅａ ｉ Ｏ ・） ｆ ｏｅｃ ｎ ｐ ｂ ｙｗｏ ｄ ： ａｉａ ｓｐ ｒｘ ｎｏ ｓ ｄ ｎ（ ； ｕ ｒｓｅ ｔ ｒ ｅ ｌ ｏ
Ｉ 引言
生命是一个化学的过程 ， 在有机体 的生化反应
过 程 中不 断 产 生 各 种 自 由基 。 超 氧 阴 离 子 自由 基 （ ・） 羟 基 自 由基 （ Ｈ ・） 酯 自由基 （ Ｏ ・ Ｏ 、 Ｏ 、 Ｒ０ ）
２６ ２一氯 一１３一二苯 并 噻唑 啉环 己烷荧光探 针 ． ，
从而对它们在生命体 内进行“ 实时在线 ” 观测。
２ 检 测超 氧阴离 子 自 由基 的荧 光探 针 ２ １ 氢 化溴 乙非 啶 ．
基于 Ｐ Ｔ机 理 ， ０ Ｅ ２ ７年本课题 组唐波等 又 ０
设计合成了一种新 型荧光探针 ２ 一氯 一１３一 ， 二苯
Ｒ ｓａ ｃ ｒ ｇ ｅｓｏ ｌｏ ｅｃ ｎ ｒ ｂ ｒＳ ｐ ｒ ｘｄ ｉｎ Ｒ ｄｃ ｌ ｅｅ ｒｈ Ｐ ｏ ｒｓ ｆ ｕ ｒｓｅ ｔ ｏ ｅｆ ｕ ｅ ｏ ｉｅＡｎｏ ａ ｉ Ｆ Ｐ ｏ ａ
Ｌ ／Ｘｉ ｏ． ｒ ｉ ａ ． ｕ
（ ｏ ｅ ｅｏ ｈｍｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇａｄＭａｅ ａｓ ｃｅ ｃ ，ｈ ｎ ｏ ｇ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅ ｃ ｇ ｅ ｎ ｎ ｔ ｌ Ｓ ｉ ｅ Ｓ ａ ｄ ｎ ｌ Ｃ ａＥ ｎ ｉ ｉ ｒ ｎ
ｉ ａ ｍ ｔ ｎ ａｉｇａ ｄｃｎ ｅ ｎ ｔｅ ｊｒｄｓａｅ ，Ｓ ｓｄ ｔ ｔ ｎｉ ｖ ｒ ｉ ｏｔ ｔｏｓｉ ｔ ｃ ｎ ｍ ａ ｏ ， ｇ ｎ ａ ｃｒａｄｏ ｒｍａ ｉ ｓｓ Ｏｉ ｅｅ ｉ ｅｙ ｍｐ ｒ ｃ ｎｉ ｌ ｆ ｉ ｎ ｈ ｏ ｅ ｔ ｃｏ ｓ ｎ ａ ｔ ｅ ｆ ｉ
一
白质及磷脂膜等生物分子。近年来研 究表 明 ０ ・ 与人体许多疾病密切相关 ， 如炎症 、 心血管疾病 、 肿
瘤、 衰老等 Ｊ 。因 此 ， 现对 Ｏ ・ 实 的定 量检 测 具 有非 常重要 的科 学意 义 。 目前 ， 于检 测超 氧 阴离子 自由基 的方法 包括 ： 用 电子 顺磁共 振 法 － ，Ｏ 酶 活性 测定 法 ¨ 高 效 液 ９ ＳＤ ］ 引，
ｓ ｎ ｆ ａ ｃ ． ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ，ｓ ｎ ｅ ｉ ，ａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｆ ｔ ｅ ｆ ｏ ｅ ｃ ｎ ｒ ｂ ｏ ｕ ｅ ｘ ｄ ｉ ｉｃ ｎ ｅ Ｗ ｒ ｓｎｅ ｈ ｅｉ ｇ ｉ ｎ ｙ ｔ ｓｓ ｎ ｎ ｓ ｏ ｈ ｕ ｒ ｓ ｅ ｔ ｐ ｏ ｅ ｆ ｒ ｓ ｐ ｒ ｉ ｅ ｈ ｌ ｓ ｌ ｏ ａ ｉｎ ｒ ｄ ｃ １ ｎｏ ａ ｉａ．
基。近年来大量 文献报 道超氧 阴离 子 自由基与生物体发生的炎症、 衰老及癌症等重大疾病有密切 关系 ， 因此对其 检测 具有非常重 要的科 学意义。本文综述 了有关超 氧阴离子 自由基荧光探针的设 计、 合成及其分析检测 。 关键词 ： 自由基 ； 超氧 阴离子 ； 荧光探针 中图分 类号： ６ １ ０ ５ 文献标识 码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ０ １ （０ １ １ — ０ ５ Ｏ １ ８－ ２ Ｘ ２ １ ） ０ ０４ 一 ４ ０
曾经一度 ， 氢化溴乙非 啶被广泛用作检测超氧
阴离子 自由基 的荧 光探 针 ¨ 。然 而在 ２０ ０ ４年有
并噻唑啉环 己烷 ， 该探针能高选择性地检测生物体
系内的超氧 阴离子 自由基 ， 并且该探针分子在 ５０ ０
人指出： Ｅ有一定 的局 限性。首 先细胞 内细胞色 Ｈ
素 Ｃ与超 氧阴离 子 自由基 同 处 于线 粒体 中 ， 而且 细 胞色 素 Ｃ 同样 可 以氧 化 氢 化 溴 乙 非 啶 产 生 ６０ ｍ １ｎ
・
４６ ・
山 东 化 ‘ 工 Ｓ Ａ Ｄ Ｎ Ｈ ＭＩＡ Ｄ Ｓ Ｒ Ｈ Ｎ ０ Ｇ Ｃ Ｅ Ｃ ＬＩ Ｕ Ｔ Ｙ Ｎ
２ １ 年第 ４ ０１ ０卷
（ 氧 自由基 的共轭 酸 ） 超 。另 外超 氧 自由基 在水 溶液 中的存 活时 间约 １， Ｓ在脂 溶 性 介 质 中 的存 活 时 间约 为 ｌ， ｈ 和其它 活 性 氧 自 由基 相 比寿命 较 长 ， 以扩 可 散 到很 远 的距 离 而 达 到 靶 位 置 ， 而 损 害 Ｄ Ａ、 进 Ｎ 蛋
・
、
及正常的免疫代谢与细胞信号传导等过程 中都起着 举足轻重的作用。因此 ， 关于细胞 内（ 尤其 是生物 信号传导过程 中） 活性 氧 自由基分子 的产生及其作 用机制的研究 日 益备受关注。 在生物体 的新 陈 代 谢 过 程 中 产 生 各种 活性
收稿 日期 ：０ １ ０ ２ ２ １ — ９— ８
氧 如图 １ 所示 ， 其产生最早 的为 Ｏ ・ － ￣说它 ，Ｉ ｎ － 是导致 自由基连锁反应 的初始物质 是体内其它 引， 活性 氧 的主要 来源 引。
是三种具有代表性 的活性氧 自由基… ， 这些 自由基 及其活性衍生物 ［ 如脂质 （ Ｈ） 氧化 的产物 （ Ｏ Ｌ 过 Ｌ Ｌ ０・ Ｌ Ｏ ］ Ｏ 及 Ｏ Ｈ） 在体内不断产生， 同时也不断 被生物体的防御体系所 清除， 因此它们被维持在一 个极低的、 有利无害的水平 。但在特殊情况下 ， 如受 到氧化胁迫时， 这些活性 自由基 就能诱 发一系列损 伤机体的反应 ， ］从而导致相关疾病 的产生。许 多 研究表明， 活性氧 自由基在生物体的衰老与疾病 ， 以
基 于非 氧 化还 原 机理 ，０ ５年 Ｍｅｄ ２０ ａａ等 设 计 合成 了一种 检测 超 氧 阴离子 自由基 的荧 光探针 二
（ ， 二硝基苯磺酸酯基 ） ２４一 二氟荧光素类化合物。
在 模拟 生物 条件 中 ， 探 针 能 高选 择 性 地 检测 超 氧 该 阴离 子 自由基 ， 测 限低 至 １０ｐ ｏ。但 是它 具 有 检 ． ｍ ｌ
道。
基于超氧阴离子的脱氢反应 ， ０ ２ ４年本课题组 ０
唐波等 设计合成了一种新型荧光探针 ２一（ ２一 吡啶基 ） 苯并噻唑啉 ， 在碱性条件下该探针 能高选
择性地检测超氧阴离子 自由基。 ２４ 二（ ， 二硝基苯磺酸酯基 ） ． ２４一 二氟荧光素
由于细胞 内不 同细胞器 的形态 结构与功能不
２ ２ １３一二苯基 异苯 并 呋喃 ． ，
２０ ０９年高吉刚 。 。 等基于荧光猝灭法设计合成 了一种新的荧光探针试剂香草醛缩苯胺 ， 建立了一 种荧光法 测定超 氧 阴离子 自由基 （ ・ 的新 方 Ｏ ） 法。有荧光的香草醛缩苯胺被 Ｏ ・ 氧化成醌式结 构， 导致香草醛缩苯胺 的荧光猝灭。该方法具有操
第１ Ｏ期
李晓瑞 ： 超氧阴离子 自由基荧光探针的研究进展
・ ５・ ４
超氧阴离子自由基荧光探针的研究进展
李 晓瑞
（ 山东 师 范大 学 化学 化工 与材 料科 学学 院 ， 山东 济 南 ２０ １ ） ５ ０４
摘要 ： 超氧阴wk.baidu.com子 自由基 （ ｆ ・） ｏ 是生物体 内重要的 自由基之一 ， 也是所有 活性氧 自由基 的前体 ， 可以转化 为其它的 活性氧 自由
图 １ 生物体 内氧 （ ： 代谢过程 ０）
中所产 生的活性氧 自由基
据有关报道 ： 超氧 自由基在水中是一种碱， 它可 以接受一个 Ｈ 形 成质 子化的超氧 自由基 Ｈ ０・ Ｏ
作者简 介 ： 李晓瑞（９２ ）女 ， 鄄城人 ， １８一 ， 山东 硕士 ， 专业 ： 分子探针。