有机荧光探针最新研究进展
综述·现代仪器分析
1 有机荧光探针最新研究进展
徐绍彬
（化学化工学院，1081109001）
摘要 荧光探针是是一种极好的生物分子传感器,具备灵敏度高反应时间迅速等特点。近年来,随着生命科学的不断发展,荧光探针已经在蛋白质、核酸、细胞检测及免疫分析等方面发挥了重要作用。随着荧光探针的合成及应用技术的不断改进,人们对有机荧光化合物的认识和研究也不断深入,有机荧光探针的发展前景将越来越广阔。本文对最近几年国内外有机荧光探针的研究情况做一综述。
关键词 BODIPY 荧光探针 染料
探针是一种能和某特异靶分子相互作用,实现对靶分子进行检测的分子,并要求相互作用后对被探测对象不产生或仅产生可忽略的干扰。荧光探针就是以荧光物质作为指示剂,并在一定波长光的激发下使指示剂产生荧光,通过检测所产生的荧光实现对被检测物质的定性或者定量分析。荧光分析方法灵敏度高,选择性好,试样量小,在分析化学,特别是在分子生物学、生物化学、医学等领域中有较广泛的应用。由于大多数生物分子本身无荧光或荧光较弱,检测灵敏度较差,人们用强荧光的标记试剂或荧光生成试剂对待测物进行标记或衍生,生成具有高荧光强度的共价或非共价结合的物质,使检出限大大降低,这就是荧光探针技术。
荧光探针可有多种分类方法:按荧光波长可分为发射在紫外可见区的荧光探针和近红外区的荧光探针。按荧光探针用途不同可分为荧光标记试剂(fluorescent) 和荧光生成试剂(nuorlgenic)。按荧光探针物质本身的性质又可分为有机(包括稀土金属有机配合物) 荧光探针、量子点荧光探针、高分子荧光探针等。近年来随着生命科学的日益发展，大量的各式各样荧光探针被合成出来，人们对荧光探针技术的认识和研究也不断的深入。目前常用于合成荧光探针的染料有BODIPY、菁染料、噻嗪与噁嗪类染料、呫吨类染料等。本文将讨论最近三、四年的有机荧光探针的发展情况，并重点对基于BODIPY的有机荧光探针的合成及应用进行概述。
1 BODIPY类
二氟化硼－2－二吡咯甲烷(BODIPY) 是一类重要的有机荧光染料，由于其分子结构易于改性，近十年来研究人员合成了一系列的BODIPY衍生物，并在荧光探针技术上得到应用。这类荧光染料具有荧光量子产率高、摩尔吸光系数大、稳定性好、对pH、溶液极性不敏感等优点，因而在金属离子检测、PH值测定、DNA的标记及测序等方面得到重要应用。
1.1基于BODIPY的金属离子荧光分子探针研究进展
设计一种检测生理过程重要金属离子的荧光探针是非常活跃的领域，对金属离子探针的研究早在20世纪七八十年代就已开始，己经报道的探针分子成百上千。BODIPY类金属离子荧光探针的研究也陆续见诸报道，不少研究人员利用BODIPY荧光染料合成形形色色的金属离子荧光分子探针，使它代替了许多早期的荧光染料而应用在生物和化学分析方面。
2008年，Serdar Atilgan 等人通过逐步法合成了一种高灵敏的锌离子荧光探针。这种新颖的双苯乙烯基取代的BODIPY衍生物结合锌离子以后，发射峰从730nm蓝移至680nm，因而可做为发射峰在近红外区域的水溶性荧光探针。 综述·现代仪器分析
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TEG=-(CH2CH2O)3CH3
图1.1.1 Synthesis of the Near IR Emitting, Water-Soluble DS-Bodipy-Based Chemosensor 4
荧光光谱实验中，该探针对锌离子表现高度的选择性，对钙（II）、钾（I）、钠（I）及镁（II）离子基本无响应，因而能够避免这些生物体内含量较多的离子干扰。
Wenwu Qin, Mukulesh Baruah等人合成了含氮杂冠醚取代基的BODIPY衍生物，这种基于BODIPY的染料分子表现强烈的依赖溶剂的荧光发射特征：增加溶剂的极性将导致低的荧光量子产率和荧光寿命，并且最大荧光发射波长红移。将其与各种碱金属离子、碱土金属离子络合研究荧光光谱变化情况，发现该荧光探针对镁、钙、钡离子十分敏感。
图1.1.2 synthesis of BODIPY Dye with Aza Crown Ether Functionality
Xiaojun Peng研究组合成了一个能专识别Cd2+离子的荧光探针，该探针具有较好
的细胞穿透性，并且首次被应用于活体细胞内Cd2+的检测，其机理为分内电荷转移机理
(IcT)。探针的最大发射波长为656nm与Cd2+络合后蓝移至597nln，而Zn2+及其它
金属离子没有干扰，结构如图所示 综述·现代仪器分析
3 图1.1.3 structure of a BODIPY-based probe for Cd
Yufang Xu 和Xuhong Qian则根据PET机理设计合成另一种高选择性的镉离子荧光探针。探针分子本身在溶液中几乎无荧光，而且不易受PH的影响。Zn2+, Pb2+, Cr3+, Fe3+,
Cu2+, Hg2+, Ag+, Ba2+, Mg2+, Co2+, Cs+, Na+, K+, Ca2+ 和 Ni2+的存在几乎不影响荧光发射广谱，对Cd2+展示出高度的选择性。
图1.1.4 structure of a BODIPY-based probe for Cd2＋
MingjianYuan等设计了一个基于PET和ICT双重机理的Hg2+荧光探针，该探针包含有两个受体，分别以PET机理和ICT机理与Hg2+结合。加入Hg2+前荧光较弱，最大发射波长在668nm，而络合Hg2+后荧光增强超过7倍，最大发射波长蓝移到578nm，对Hg2+显示出良好的选择性和高度的敏感性。结构如图所示
图1.1.5 the structure of a BODIPY-based probe for Hg2+
Xuhong Qian等以BODIPY为荧光团，以聚酰胺为受体，合成一系列基于PET机理的Hg2+荧光探针，每个探针分子能够络合两个Hg2+，荧光增强显著，该系列探针拥有专一的选择性、高灵敏性以及良好的水溶性，也许是因为水溶性太好所以不能够透过细胞膜，未能做到在细胞内荧光成像。结构如图所示
图1.1.6the structure of a BODIPY-base probe for Hg2+
Engin U. Akkaya 合成了双吡啶基取代的BODIPY衍生物用于检测Hg2+，如图1.1.7。综述·现代仪器分析
4 这种探针具有长波长发射与吸收光谱，对Hg2+有很好的选择性，Ba(II), Ca(II), Cd(II), Co(II),
Fe(II), K(I), Li(I), Mn(II), Pb(II)基本无影响，Zn(II) ，Cu(II)有较小的干扰。
图1.1.7 the structure of a BODIPY-base probe for Hg2+
2005年， Ju young Yoon设计合成了一个选择性良好的Cu2+探针，Cu2+与探针络合后，探针由酯水解成醇，荧光大大增强，实现了对Cu2+的专一选择性。同年，christoPher
J.chang设计合成了一个Cu+探针，并且实现了在活体细胞中成像，在生物应用中有重要的意义。分子结构如下图所示
图1.1.8 the structure of a BODIPY-base probe for Cu2+ and Cu+
1.2基于BODIPY的pH荧光分子探针的研究进展
pH在许多体系扮演重要角色，因而测定pH具有重大的意义。目前测定pH的方法很多，荧pH荧光探针是其中一种重要手段。相较其他分析方法，pH荧光探针具有不破坏待测体系、高灵敏度的特性，故在细胞生物学、药物学、生物化学上应用广泛。近年来，人们合成了多种pH荧光探针。
2005年，Mukulesh Baruah, Wenwu Qin等人合成了一系列BODIPY类pH荧光探针，结构如图2.1所示。该系列探针以BODIPY荧光染料为荧光团，选择酚类做为识别基团。文中通过改变染料不同位置上的取代基，影响酚轻基上的电子云密度，达到调节pKa值的目的，得到pKa值介于7.5一9.3的七个pH荧光探针。但是，酚类化合物的化学稳定性不好，在空气中容易被氧化变质，这使该系列探针的应用受到很大的限制。
Xiaojun Peng 研究组设计合成了一个BODIPY类pH荧光探针，该探针具有很好的化学稳定性，检测范围为pH7.6一9.4, 荧光强度随pH变化15倍之多，而且有很好的水溶性，结构如图1.2.2所示。2008年，该课题组又合成两种新式BODIPY类荧光探针，合成过程及结构如图1.2.3所示。两种探针的荧光强度随溶液酸性增加，分别变化3倍（pH8.70-4.93）和14倍（pH9.02-3.29）。 综述·现代仪器分析
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图1.2.1 BODIPY-based pH probes.
图1.2.2
图1.2.3 Synthesis of the BODIPY-based pH probes.
1.3 基于BODIPY的染料的其它荧光探针
目前以BODIPY染料为母体结构的荧光探针多数都是用于检测金属离子及pH的，但研究人员的兴趣不局限于此，近来利用BODIPY染料合成了一些可以对某些酸、酸根离子或氧化物响应的荧光探针。
HClO在日常生活广泛存在，如次氯酸盐用作消毒剂或漂白剂。在医学上越来越多的证据表明HClO与一些人类疾病如神经衰弱、心血管疾病、关节炎有关，但由于缺乏灵敏的专一检测次氯酸的探针，次氯酸在这些疾病中的行为机制尚不十分清楚。Nagano的研究小组合成了一种红色荧光探针用于检测次氯酸，但灵敏度尚需提高。Dan Yang 则使用BODIPY染料合成了一种具有高灵敏度和专一性的绿色荧光探针HKOCl-1检测次氯酸（图1.3.1），并且可用于细胞内成像。这种新型探针可做为研究生物组织内HClO的功能的有效工具。
氰化物是最致命的毒药之一，有效的检测氰离子浓度是十分重要的。特别是氰化物在当今工业广泛的使用，对环境、人类的自身健康存在潜在威胁，寻找能够检测极低浓度氰离子的手段是有必要的。众多分析手段中，光学检测法由于其操作简单、成本低廉、快速响应的特点吸引了相当多的关注。Engin U. Akkaya 合成了一种BODIPY衍生物可以检测溶液中综述·现代仪器分析
6 微摩尔浓度的氰离子。当溶液有氰离子存在时，这种结构简单的荧光探针的发射强度急剧下降，溶液颜色可逆的由红色变为蓝色。荧光探针的合成、结构及可能的作用机理如图3.2所示
图1.3.1 Reaction of Probe HKOCl-1
with HOCl
图1.3.2 Structure and the Synthesis of the Chemosensor and Suggested Mechanism for ON-OFF
CdSeCdS量子点荧光探针检测Cu2+
第４２卷第１期２０２３年２月沈 阳 理 工 大 学 学 报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ４２Ｎｏ１Ｆｅｂ２０２３
收稿日期:２０２２－０５－２４基金项目:广西自然科学基金项目(２０１９ＧＸＮＳＦＡＡ１８５０１３)作者简介:汪登鹏(１９９５—)ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎻ通信作者:高锋(１９７６—)ꎬ男ꎬ副教授ꎬ研究方向:稀土功能材料ꎮ文章编号:１００３－１２５１(２０２３)０１－００６１－０７ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点荧光探针检测Ｃｕ２＋
汪登鹏ꎬ高 锋ꎬ藤田澧久(广西大学资源环境与材料学院ꎬ南宁５３００００)
摘 要:采用液相反应法在水介质中合成巯基乙酸封端的ＣｄＳｅ/ＣｄＳ核壳结构量子点ꎬ基于Ｃｕ２＋对量子点荧光的猝灭效应ꎬ以ＣｄＳｅ/ＣｄＳ核壳量子点为荧光探针定量检测水溶液中Ｃｕ２＋的浓度ꎮ研究结果表明:Ｃｕ２＋的浓度为０.５~６０μｍｏｌ/Ｌ时ꎬＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的荧光强度与Ｃｕ２＋的浓度成良好的分段线性关系ꎬ浓度检测限为０.０６μｍｏｌ/Ｌꎻ该荧光探针对Ｃｕ２＋的检测具有高选择性ꎻ对实际自来水样品中Ｃｕ２＋的检测结果准确可靠ꎻ量子点的淬灭机理为动态淬灭ꎮ关 键 词:量子点ꎻ荧光淬灭ꎻＣｕ２＋检测ꎻ荧光探针中图分类号:Ｏ６５７.３文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００３－１２５１.２０２３.０１.０１０ＣｄＳｅ/ＣｄＳＱｕａｎｔｕｍＤｏｔＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅＰｒｏｂｅｆｏｒＤｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＣｕ２＋
ＷＡＮＧＤｅｎｇｐｅｎｇꎬＧＡＯＦｅｎｇꎬＦＵＪＩＴＡＴｏｙｏｈｉｓａ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｎｉｎｇ５３００００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＣｄＳｅ/ＣｄＳｃｏｒｅ￣ｓｈｅｌｌｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ(ＱＤｓ)ｗｉｔｈｔｈｉｏｇｌｙｃｏｌｉｃａｃｉｄｗｅｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ￣ｌｙｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｉｎａｑｕｅｏｕｓｍｅｄｉｕｍｂｙｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅｒｅａｃｔｉｏｎ.ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｑｕｅｎｃｈｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆＣｕ２＋ｏｎＱＤｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅꎬｔｈｅＣｄＳｅ/ＣｄＳｃｏｒｅ￣ｓｈｅｌｌＱＤｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｐｒｏｂｅｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙａｎａｌｙｚｅＣｕ２＋ｉｎａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｉｎ￣ｔｅｎｓｉｔｙｏｆＣｄＳｅ/ＣｄＳＱＤｓｈａｓａｇｏｏｄｆｒａｃｔｉｏｎａｌｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＣｕ２＋ｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ０.５~６０μｍｏｌ/ＬꎬａｎｄｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔｏｆＣｕ２＋ｉｓ０.０６μｍｏｌ/Ｌ.ＴｈｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｐｒｏｂｅｈａｓａｈｉｇｈｅｒｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙｆｏｒＣｕ２＋ｔｈａｎｏｔｈｅｒｍｅｔａｌｉｏｎｓꎬａｎｄｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＣｕ２＋ｉｎａｃｔｕａｌｔａｐｗａｔｅｒｓａｍｐｌｅｓａｒｅａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ.ＴｈｅｑｕｅｎｃｈｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＱＤｓｉｓｄｙｎａｍｉｃｑｕｅｎｃｈｉｎｇ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｑｕａｎｔｕｍｄｏｔꎻｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｑｕｅｎｃｈｉｎｇꎻＣｕ２＋ｄｅｔｅｃｔｉｏｎꎻｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｐｒｏｂｅ 河流和湖泊中的有毒重金属ꎬ如铬、镉、铜、铅和汞等ꎬ对动物、植物及人类的生存和健康影响很大[１]ꎮ其中铜是生物必需的元素之一ꎬ铜的缺乏会导致生物体的某些功能障碍ꎬ但过度摄入铜会导致铜中毒ꎬＣｕ２＋是铜最常见的价态ꎬ痕量Ｃｕ２＋的测定具有重要的意义ꎮ目前检测Ｃｕ２＋的方法主要有原子吸收光谱法[２]、原子荧光分光光度法[３]、电感耦合等离子体质谱法、电化学法[４]和荧
次氯酸荧光探针现状研究
- 1 - 次氯酸荧光探针现状研究
次氯酸是一种常见的抗菌剂，它具有很多优点，如低毒性和长期保留效果，使它成为具有重要应用价值的杀菌剂。目前，次氯酸的应用可能受到环境污染的影响，荧光探针可以有效地检测次氯酸的存在。本文旨在探讨次氯酸荧光探针的发展现状。
次氯酸荧光探针是在次氯酸的存在时产生荧光的物质，分为水相和有机溶剂相，它们分别可以与次氯酸发生可逆的离子交换反应，从而可以实现次氯酸的检测。目前，次氯酸荧光探针的研究主要集中在以下几个方面：
首先，开发新型次氯酸荧光探针。近年来，新型次氯酸荧光探针的研究有了长足的发展。目前，已有多种新型次氯酸荧光探针问世，例如4-基喹啉、磺基芳烃等，这些探针具有兼容性强、分辨率高、可实现对次氯酸的快速检测等优点，使其在实际应用中大受欢迎。
其次，改进已有的次氯酸荧光探针，例如硫酸亚铁探针、萘酐探针等。虽然它们已被广泛应用于次氯酸的检测，但由于它们的性能受到环境因素的影响，因此在控制环境变化对检测结果的影响、提高检测灵敏度、改善检测精度等方面仍有待改进。
最后，借助分子识别荧光探针研究新型次氯酸荧光探针。分子识别荧光探针是一种用来检测特定分子的有效方法，它可以实现对次氯酸的环境迁移和温度特性的高灵敏、快速检测，从而更加准确地监测次氯酸的存在。
总之，次氯酸荧光探针的研究是一个活跃的领域，取得了许多进 - 2 - 展。今后，还应重点研究新型次氯酸荧光探针的特性、性能改进、分子识别技术的开发等，为环境问题的研究及次氯酸的检测提供技术支持。
本文仅就次氯酸荧光探针的研究现状进行了一定深入研究，并未完全涵盖所有的技术方向及其完整研究内容，今后的研究可以通过深入的研究揭示更多的特性，以改善现有的检测系统和技术，为检测系统的有效运行提供支持。
综上所述，近年来，次氯酸荧光探针的研究取得了显著的进步，人们开发了多种新型次氯酸荧光探针，并相继进行改进及普及，并利用分子识别技术开发新型探针，从而为次氯酸在环境中的检测提供了有力的技术支持，但其发展仍有待进一步探究改善。
有机荧光分子探针
有机荧光分子探针是一类能够在特定条件下（如pH、温度、电压、化学物质或生物大分子存在等）发出荧光的有机化合物。这些探针广泛应用于生物检测、医学诊断、环境监测和材料科学等领域。以下是有机荧光分子探针的一些基本特性与应用：
1. 结构多样性：有机荧光分子探针的结构多样，可以通过改变分子中的荧光团、辅助基团和功能团来调整其光学性质，以满足不同应用需求。
2. 选择性：探针的设计通常注重对目标物质的选择性识别。通过引入特定的识别单元（如生物识别分子、化学传感器等），可以使探针针对特定的分子或反应产生特异性的荧光信号。
3. 灵敏度：荧光探针的灵敏度是指在低浓度下检测目标分子的能力。高灵敏度的荧光探针可以检测到极低浓度的目标分子，这对于生物医学应用尤为重要。
4. 稳定性：探针在存储和使用过程中应保持稳定，不易分解或失活，以确保荧光信号的准确性和重复性。
5. 生物相容性：在生物医学应用中，荧光探针需要与生物组织相容，不对细胞结构和功能造成不利影响。
有机荧光分子探针的应用包括：
生物成像：在细胞和分子水平上进行成像，用于研究生物过程和疾病机制。
医学诊断：通过荧光信号检测疾病相关分子，如肿瘤标志物、细胞表面受体等。
环境监测：检测环境中的污染物和有害物质，如重金属离子、有机污染物等。
材料科学：用于检测和监控材料制备过程中的各种化学和物理变化。
随着材料科学和化学工程的发展，新型有机荧光分子探针不断被设计和合成，它们在多个领域展现出巨大的潜力和应用价值。
茈四羧酸二酰亚胺类荧光探针的研究进展
茈四羧酸二酰亚胺类荧光探针的研究进展
摘要：苝四羧酸衍生物含有平面大共轭体系结构，具有独特的荧光性能，该文简述了苝四羧酸二酰亚胺类荧光探针在pH检测、离子检测、DNA检测等方面的应用，对未来的发展提出了展望。
关键词：苝四羧酸二酰亚胺 荧光探针 荧光猝灭
苝四羧酸二酰亚胺类化合物是具有平面共轭大π键的稠环大分子，光化学稳定性好，荧光发光性能强，是良好的分子电子学和光学材料，在荧光传感材料、液晶材料、激光材料、有机场效应晶体管、太阳能电池等领域显示出良好的应用前景[1]。近年来其研究主要集中于取代的苝四酸二酰亚胺。该文对近年文献报道的苝四羧酸二酰亚胺类荧光探针做一简要介绍。
1 四羧酸二酰亚胺类pH荧光探针
荧光pH探针是分子探针的一种，广泛应用于分析化学、生物分析、医学（血液中pH的监控）和细胞生物学（细胞内pH检测）等领域[2]。pH的改变，会对π-π共轭体系的电子效应产生影响，并进一步导致其荧光发射光谱和可见吸收光谱发生变化。因此，基于苝四羧酸二酰亚胺具有大的共轭体系，马永山[3]等人以苝四酸酐为起始物，设计并合成了含有4个苝二酰亚胺衍生物，由于其含有亲水性基团羧基，可以溶于水，作为pH荧光探针得到应用。
研究表明，当溶液的酸度逐渐增加时，上述化合物的荧光发射强度逐渐减小，当溶液酸度达到一定值时发生荧光猝灭。产生这些变化的主要是因为在碱性介质中pH较高，羧酸作为质子给予体发生解离产生H+与OH—结合，本身以羧酸根的形式存在，从而使整个化合物的电子云密度增加，加上苝核的大的共轭体系，使得电荷得以分散在整个化合物上，从而阻止了它们的聚集从而产生较高的荧光量子产率。荧光强度较强。但随着溶液酸度的增加，羧酸根作为质子受体结合H+，从而使苝核的电子云密度减小，电子的跃迁概率减小，即荧光强度降低直至发生猝灭。由此可见苝四羧酸二酰亚胺的荧光强度与溶液的pH有很强的依赖关系，溶液pH越大，其产生的荧光强度越大，反之，则会使其荧光强度减弱直至消失。因而此化合物可以用作测定溶液pH的荧光探针。
苝四羧酸二酰亚胺类荧光探针的研究进展
化学工业 ！ Ｑ： Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
茈四羧酸二酰亚胺类荧光探针的研究进展①②
章映茜杨发福 （福建师范大学化学与化工学院福建福州３５０００７）
摘要：ｊ芑四羧酸衍生物舍有平面大共轭体系结构，
检测等方面的应用，对未来的发展提出了展望。
关键词：蔸四羧酸二酰亚胺 荧光探针 荧光猝灭 中图分类号：０６１ 文献标识码：Ａ
菲四羧酸二酰亚胺类化合物是具有平 面共轭大 键的稠环大分子，光化学稳定性
好，荧光发光性能强，是良好的分子电子学 和光学材料，在荧光传感材料、液晶材料、激
光材料、有机场效应晶体管、太阳能电池等 领域显示出良好的应用前景…。近年来其研
究主要集中于取代的茈四酸二酰亚胺。该文
对近年文献报道的茈四羧酸二酰亚胺类荧
光探针做一简要介绍。
１四羧酸二酰亚胺类ｐＨ荧光探针 荧光ｐＨ探针是分子探针的一种，广泛
应用于分析化学、生物分析、医学（血液中
ｐＨ的监控）和细胞生物学（细胞内ｐＨ检测） 等领域 ｌ。ｐＨ的改变，会对 — 共轭体系的
电子效应产生影响，并进一步导致其荧光发
射光谱和可见吸收光谱发生变化。因此，基
于ｊ芭四羧酸二酰亚胺具有大的共轭体系，马 永山 等人以茈四酸酐为起始物，设计并合成
了含有４个茈二酰亚胺衍生物，由于其含有亲
水性基团羧基，可以溶于水，作为ｐＨ荧光探
针得到应用。
图１ 马永山等报道的茈四羧酸二酰亚胺化
合物
研究表明，当溶液的酸度逐渐增加时，
上述化合物的荧光发射强度逐渐减小，当溶
液酸度达到一定值时发生荧光猝灭。产生 这些变化的主要是因为在碱性介质中ｐＨ较
高，羧酸作为质子给予体发生解离产生Ｈ 与
０Ｈ一结合，本身以羧酸根的形式存在，从而 使整个化合物的电子云密度增加，加上茈核
的大的共轭体系，使得电荷得以分散在整个
化合物上，从而阻止了它们的聚集从而产生
较高的荧光量子产率。荧光强度较强。但随 着溶液酸度的增加，羧酸根作为质子受体结
香豆素类荧光探针在检测方面的研究进展
２０１０年第４１卷第９期 《浙江化工》 一２７一 文章编号：１００６—４１８４（２０１０）０９—００２７－０５ 圈 香豆素类荧光探针在检测方面的研究进展 刘江ｔ张小琴 韩隽：刘俊彪 黄锋 马彬彬 王宇光 （１．浙江工业大学生物与环境学院，浙江杭州３１００１１； ２．江苏七洲绿色化工股份有限公司，江苏张家港２１５６００） 摘要：香豆素类衍生物具有很好的荧光性能，所以香豆素类荧光探针的开发利用受到越来越 广泛的关注，如单胺氧化酶、过氧化氢、ｐ一内酰胺酶基因等荧光探针。 关键词：香豆素；荧光探针；单胺氧化酶
＾● ‘－＿－●一 Ｕ刖吾 荧光探针指的是一类在紫外一可见一近红外区 有特征荧光．并且其荧光性质（激发和发射波长、强 度、寿命、偏振等）可随所处环境的性质，如极性、折 射率、粘度等改变而灵敏地改变的荧光性分子。荧 光探针的优点有很多，比如说它有很高的灵敏度和 选择专一性。反应时间短，样品不需要复杂的提纯， 不具有破坏性等等『１１，在分析化学，特别是在生物分 析中有较广泛的应用 。由于大多数生物分子本身 无荧光或荧光较弱，检测灵敏度较差。人们用强荧 光的标记试剂或荧光生成试剂对待测物进行标记或 衍生，生成具有高荧光强度的共价或非共价结合的 物质，使检出限大大降低，这就是荧光探针技术。荧 光探针的作用有很多，最常用于荧光免疫法中标记 抗原或抗体，亦可用于表面活性剂胶束、双分子膜、 多种离子，蛋白质活性位点等微环境特性的探测 。 尤其近年来发展起来的荧光化学传感器和分子信 号系统的应用已深入到药物学、生理学、环境科学、 信息科学等多个领域。目前用于标记或衍生的荧光 探针主要有香豆素类、罗丹明类、邻苯二甲醛类等 化合物。 香豆素及其生物应用于染料、医药、香料和农 药的文献已有很多的报道。不过香豆素类衍生物在 荧光探针方面的报道在国内还不多见 １。香豆素类 化合物是一种具有强烈荧光的化合物，通过内酯结 构使二苯乙烯化合物中双键被同定为反式，使得双 键的旋转被阻抑起来，提高其光稳定性，从而使得 原来荧光量子效率较低的二苯乙烯化合物转变为 量子效率较高的香豆素化合物，避免了二苯乙烯化 合物在紫外光照射下顺／反式的相互转化【 ～５１。香豆 素类衍生物具有很高的光量子稳定性及光致发光量 子效率，因此在国外被广泛应用于荧光探针的检测。 １香豆素类单胺氧化酶（ＭＡＯ）的荧光 探针 单胺氧化酶（Ｍｏｎｏａｍｉｎｅ ｏｘｉｄａｓｅ，ＭＡＯ）是机体 内参与胺类物质代谢的主要酶类，位于线粒体外膜 质，分为ＭＡＯ—Ａ和ＭＡ０一Ｂ两种类型。单胺类物质 在机体内具有重要的生理功能，单胺氧化酶的活性 异常可引起机体多种功能障碍，形成疾病状态，如 帕金森氏病、老年痴呆症及近年来都市中较为流行 的抑郁症等均与ＭＡＯ活性异常有关Ｉ１６－１８１。２００４年 收稿日期：２０１０—０４—２９ 作者简介：刘江（１９８６一），男，浙江江山人，在读硕士研究生，主要从事生物有机化学的研究。
ict机理荧光探针
ict机理荧光探针
ICT机理荧光探针
一、引言
ICT（Intra-molecular Charge Transfer）机理荧光探针是一种基于分子内电荷转移的荧光探针。该探针通过分子内部的电荷转移过程，实现对分子结构和环境的敏感检测，具有广泛的应用前景。本文将介绍ICT机理荧光探针的基本原理、应用领域以及发展前景。
二、ICT机理荧光探针的基本原理
ICT机理荧光探针基于分子内电荷转移的原理，其核心是分子内部的电子从一个部分转移到另一个部分。这种电荷转移过程会导致分子的激发态发生变化，从而引起荧光发射的变化。ICT机理荧光探针通常由供体和受体两个部分组成，其中供体部分具有较高的电子亲和力，受体部分则具有较高的电离能。在基态下，供体和受体之间存在电荷转移的平衡状态。当供体和受体之间的电荷转移受到外界条件的影响时，这种平衡状态会发生改变，进而导致荧光发射的变化。ICT机理荧光探针的荧光发射强度和颜色可以通过控制供体和受体之间的电荷转移过程来调控，从而实现对分子结构和环境的敏感检测。
三、ICT机理荧光探针的应用领域
1. 生物传感器
ICT机理荧光探针具有高灵敏度和高选择性的特点，可以用于生物传感器的设计与制备。通过引入适当的生物识别分子，ICT机理荧光探针可以实现对生物分子的高效检测和定量分析。例如，利用ICT机理荧光探针可以实现对生物标志物的检测，从而在生物医学领域中应用于疾病诊断和治疗。
2. 环境监测
ICT机理荧光探针对环境中的物理和化学参数敏感，可以用于环境监测。例如，通过引入特定的环境敏感基团，ICT机理荧光探针可以实现对温度、pH值、金属离子等环境参数的检测。这种探针可以应用于环境污染监测、食品安全检测等领域，为环境保护和公共安全提供有力支持。
3. 化学分析
ICT机理荧光探针可以用于化学分析领域。通过引入适当的功能基团，ICT机理荧光探针可以实现对有机物或无机物的快速、高效检测。这种探针可以应用于药物分析、环境监测、食品安全等领域，为化学分析提供新的方法和手段。
萘酰亚胺衍生物荧光探针的研究进展
第５０卷第１期 Ｑ！ 生 染料与顿料 染料与染色 ＤＹＥＳＴＵＦＦＳ ＡＮＤ ＣＯＬＯＲＡＴＩＯＮ Ｖｏｌ＿５０ Ｎｏ．１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１ ３
萘酰亚胺衍生物荧光探针的研究进展
滕明爽王利民陈志俊张良
（结构可控先进功能材料及其制备教育部重点实验室，华东理工大学精细化工研究所，上海２００２３７）
摘要：本文简单介绍了荧光探针及萘酰亚胺衍生物的结构，综述了近年来萘酰亚胺类荧光探针的最新研究进展和
发展趋势。
关键词：荧光探针；萘酰亚胺衍生物；评述
中图分类号：ＴＱ６１７．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１１７９（２０１３）叭一１４—０３
化学、生物学、材料学里最关键的过程是分子
识别和组装，在分子水平上的微观检测和研究具有
极其重要的科学意义 ｊ。荧光分析方法灵敏度高、
选择性好、试样量小，在分析化学、生物化学、医
学、临床诊断、环境科学等学科领域有较广泛的应
用 －４］。由于多数待测物质本身无荧光或荧光较弱，
检测灵敏度较低，人们用荧光试剂对待测物进行标
记或衍生，生成具有高荧光强度的共价或非共价结
合的物质，使检出限大大降低，这就是荧光探针。
荧光探针提供了方便、快捷、廉价的分析测试手
段，并具有很高的灵敏度和选择性，因而在分析化
学、临床生物化学、医学以及环境科学等领域有广
泛的应用前景。金属离子、有机分子、生物大分子
（如多肽、蛋白、核苷酸）等很多物质都可以用荧
光探针方便快速地检测。目前用于标记或衍生的荧
光物质主要有荧光素类、罗丹明类、菁染料、氟硼
二吡咯、萘酰亚胺类衍生物等多种化合物，其中萘
酰亚胺类荧光探针的研究逐渐成为研究热点 ，
萘酰亚胺类衍生物是一种光物理和光化学性能优异
的荧光染料，本文综述了该领域的最新研究进展。
１萘酰亚胺衍生物的结构及性能
萘酰亚胺类衍生物是一种重要的荧光标记材
料。萘酰亚胺类衍生物荧光化合物的应用很广泛，
可用于荧光增白剂、荧光染料、荧光化学传感器
新型荧光探针的设计和应用
新型荧光探针的设计和应用
在化学和生物学领域，荧光探针扮演着一个至关重要的角色，帮助科学家们观测、研究、诊断细胞及生物体在不同情况下的荧光变化。近年来，随着科技的不断发展，新型荧光探针的研究也逐渐展开。本文介绍了几种新型的荧光探针，并探讨了它们的应用。
一、有机分子荧光探针
有机分子荧光探针是目前最广泛应用的种类，这些探针具有良好的生物相容性和可调性，同时还有较高的荧光量子产率和光学响应。最近，许多研究项目正在开展，旨在设计和制备具有新颖特性的荧光分子。一些成功的例子包括突发式荧光探针，分子机器荧光探针以及无终端供体荧光分子。
二、荧光金纳米集合体
近年来，支持子荧光探针用纳米颗粒被提出，通过纳米颗粒作为载体可以提高荧光探针的灵敏度和选择性，同时还可以利用纳米颗粒的等离子共振效应来调整荧光强度和颜色。荧光金纳米集合体（FNCA）是一种神奇的荧光探针，可以在不同的化学和生物学过程中高效探测和显微观察几乎任何样品，尤其是在生物医学研究和诊断中表现出强大的潜力。
三、DNA纳米结构荧光探针
以DNA为材料的纳米结构也成为了一种研究热点。在DNA纳米结构中，核酸序列可以被设计成不同的形态和尺寸，从而形成具有不同形状和功能的纳米结构。这些纳米结构可以用来制备荧光探针，具有良好的分子识别能力和高度的可控性，同时还有较高的稳定性和生物相容性。例如，在DNAorigami结构中，研究人员可以根据需求引入有机分子或金纳米粒子，从而形成具有高度荧光和选择性的荧光探针。
四、化学反应荧光探针
现代化学反应技术也为荧光探针研究带来了有趣的思路。最近，研究人员已经设计出许多化学反应荧光探针，这些探针可以在特定化学反应中发生荧光变化。例如，通过荧光酸碱指示剂的引入，则可以实现对酸碱反应的荧光监测。另外，研究人员也开展了水中荧光探针的设计研究，这些探针具有高度的水溶性和高灵敏度，非常适合于水处理和环境监测。
总之，随着科技的不断发展和化学、生物学科学的深入研究，新型荧光探针的设计和应用将逐渐成为研究热点。未来，我们有理由相信，这些探针的应用将会在医学、生态环境、生物传感器等领域大放异彩。
氮杂氟硼荧(Aza-BODIPY)类荧光探针的研究进展
2018年第37卷第3期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·1137· 化 工 进 展
氮杂氟硼荧（Aza-BODIPY）类荧光探针的研究进展
池雨，高云玲，潘勇，刘孟，赵辉
（浙江工业大学化学工程学院，浙江 杭州 310014）
摘要：氮杂氟硼荧（Aza-BODIPY）作为BODIPYs改良型荧光团，具有摩尔吸光系数高、荧光光谱半峰宽窄、
荧光寿命长、光稳定性好、荧光可调等优点，是优良的近红外比色及荧光探针候选母体，然而Aza-BODIPY也
存在水溶性能差、应用领域待扩展等问题。本文主要综述了近年来各类以Aza-BODIPY为荧光团的探针种类及
其应用：首先，简要概括了3种通用的Aza-BODIPY合成方法，包括从查尔酮出发合成Aza-BODIPY的O'Shea
法、从2,4-二取代吡咯出发的Carreira法和Lukyanets的邻苯二腈与苯基溴化镁反应的稠环合成法；然后重点对
pH、H2O2、NH4+、F–、Hg2+、CN–、蛤毒素和Cys等探针的客体识别性能、识别机理和实际应用进行了总结。
提出目前以Aza-BODIPY为母体设计合成的探针数量仍较少，将来的发展方向是通过结构修饰或改造来提高探
针的水溶性能、拓宽其激发发射波长到近红外区、增加识别客体的种类和范围，在生物、环境等领域将具有重
要的发展前景。
关键词：氮杂氟硼荧；荧光探针；识别；生物检测
中图分类号：TP212.14 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）03–1137–08
DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-1184
New progress in Aza-BODIPY-based fluorescence probes
CHI Yu，GAO Yunling，PAN Yong，LIU Meng，ZHAO Hui
（College of Chemical Engineering and Materials Science，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310014，