有机荧光探针最新研究进展
实时荧光定量PCR的研究进展及其应用
实时荧光定量PCR的研究进展及其应用一、本文概述实时荧光定量PCR（Real-Time Quantitative PCR，简称qPCR）是一种在分子生物学领域广泛应用的分子生物学技术，它能够在PCR 扩增过程中实时监测反应产物的积累，从而精确地定量目标DNA或RNA的初始浓度。
自20世纪90年代诞生以来，qPCR技术以其高灵敏度、高特异性、快速性和定量准确等优点，在基因表达分析、病原体检测、基因型鉴定、基因突变分析、药物研发等多个领域发挥了重要作用。
随着技术的不断发展和完善，实时荧光定量PCR已成为现代生物学研究中不可或缺的工具。
本文旨在全面综述实时荧光定量PCR技术的最新研究进展，包括其原理、方法、技术优化、应用领域的拓展以及面临的挑战等。
文章首先简要介绍qPCR技术的基本原理和常用方法，然后重点论述近年来在技术优化、多重PCR、数字化PCR等方向上的进展。
接着，本文详细探讨实时荧光定量PCR在基因表达分析、病原体检测、基因型鉴定、基因突变分析、药物研发等领域的应用案例和前景。
文章还将讨论实时荧光定量PCR面临的挑战，如引物设计、数据分析等问题，并提出相应的解决方案。
通过本文的综述，读者可以对实时荧光定量PCR技术的最新进展和应用有一个全面的了解，为相关研究提供参考和借鉴。
二、实时荧光定量PCR的基本原理与技术特点实时荧光定量PCR（Real-time Fluorescent Quantitative PCR，简称qPCR）是一种在PCR扩增过程中，通过对荧光信号的实时检测，对特定DNA片段进行定量分析的技术。
其基本原理是利用荧光染料或荧光标记的特异性探针，在PCR反应过程中实时检测PCR产物量的变化，从而得到DNA模板的初始浓度。
实时性：通过荧光信号的实时检测，可以实时了解PCR产物的生成情况，无需PCR结束后进行电泳等后续操作，大大缩短了实验时间。
定量性：通过标准曲线的建立，可以准确地计算出DNA模板的初始浓度，实现了PCR的定量分析。
荧光探针的合成及自由基检测研究要点
荧光探针的合成及自由基检测研究摘要荧光分析法在生物化学、医学、工业和化学研究中的应用与日俱增，其原因在于荧光分析法具有高灵敏度的优点，且荧光现象具有有利的时间表度。
由于物质分子结构不同，其所吸收光的波长和发射的荧光波长也不同，利用这一特性可以定性鉴别物质。
荧光探针技术是一种利用探针化合物的光物理和光化学特性，在分子水平上研究某些体系的物理、化学过程和检测某种特殊环境材料的结构及物理性质的方法。
该技术不仅可用于对某些体系的稳态性质进行研究，而且还可对某些体系的快速动态过程如对某种新物种的产生和衰变等进行监测。
这种技术具备极高的灵敏性和极宽的动态时间响应范围的基本特点。
羟基自由基(HO·)和超氧阴离子自由基(O2-·)是生物体内活性氧代谢产生的物质，当体内蓄积过量自由基时，它能损伤细胞，进而引起慢性疾病及衰老效应。
因此，近些年来人们为了预防这类疾病的发生，自由基的研究已逐渐成为热点。
而快速、灵敏和实用的自由基检测方法就显得十分重要。
荧光探针检测自由基具有操作简便、响应迅速、选择性高等多种优点，我们将着重研究一类苯并噻唑结构荧光探针的合成及其对超氧阴离子自由基(O2-·)的检测。
关键词：荧光探针，苯并噻唑，超氧阴离子自由基，自由基检测SYNTHESIS OF FLUORESCENT PROBES AND DETECTION OF FREE RADICALSABSTRACTApplications of fluorescence analysis method in biochemistry, medicine, industry and chemical research grow with each passing day, the reason is that fluorescence analysis method has the advantages of high sensitivity, and the flurescence phenomenon has a favorable time characterization. Since the molecular structure of different materials, the absorption wavelength and fluorescence wavelength of the emitted light is different, this feature can be characterized using differential substances. Fluorescent probe technology is a method using photophysical and photochemical properties for researching some systems’physical and chemical process at the molecular level and detecting a particular structure and physical property of the special environment material. This technology not only can be used for steady-state nature of certain system, but also can monitore fast dynamic processes of a certain system such as the production and decay of a new species. This technology has the basic characteristics of a high degree of sensitivity and very wide dynamic range response time. Hydroxyl radical(HO-·)and superoxide anion radical(O2-·) is a substance produced in vivo metabolism of reactive oxygen species. When the body accumulates excess free radicals that will damage cells thereby causing chronic diseases and aging effects. Thus, in recent years people in order to prevent the occurrence of such diseases, the study of free radicals has become a hot spot. And fast, sensitive and practical method for the detection is very important. Using the fluorescent probes for the detection of free radicals is a simple, quick response, high selectivity variety of advantages. We will focus on the study of a classof synthetic fluorescent probes of benzothiazole structure and detection of superoxide anion radical.Key words：Fluorescent probes, Benzothiazole, Superoxide anion radical, Detection of free radicals目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 荧光 (1)1.2.1 荧光的产生 (1)1.2.2 荧光探针结构特点 (2)1.2.3 荧光探针传感机理 (3)1.2.4 常见荧光团 (3)1.2.5 荧光探针的性能 (5)1.2.6 影响荧光探针性能的因素 (5)1.2.7 荧光淬灭 (5)1.3 自由基 (6)1.3.1 自由基的间接检测技术 (6)1.3.2 自由基的直接检测技术 (7)1.4 研究现状 (8)1.4.1 超氧化物歧化酶(SOD)的检测 (8)1.4.2 2-(2-吡啶)-苯并噻唑啉荧光探针 (8)1.4.3 PF-1和PNF-1 (8)1.4.4 香草醛缩苯胺 (8)1.4.5 Hydroethidine类荧光探针 (9)1.4.6 二(2,4-二硝基苯磺酰基)二氟荧光素 (9)1.5 选题背景和意义 (10)1.6 课题研究内容 (10)2 荧光探针的合成 (11)2.1 引言 (11)2.2 还原文献 (11)2.3 新探针合成 (11)2.3.1 2-(4-二甲氨基苯)-苯并噻唑 (11)2.3.2 2-(4-氰基苯)-苯并噻唑 (12)2.3.3 2-(苯)-苯并噻唑 (12)2.3.4 2-(4-甲基苯)-苯并噻唑 (12)2.3.5 2-(4-硝基苯)-苯并噻唑 (13)2.3.6 2-(水杨醛)-苯并噻唑 (13)2.4 合成小结 (14)2.5 实验药品及规格 (14)2.6 实验仪器及型号 (15)3 实验结果与讨论 (16)3.1 引言 (16)3.2 荧光性能测试 (16)3.2.1 荧光性能待测溶液配制 (16)3.2.2 荧光性能测试结果 (16)3.2.3 测试谱图 (17)3.3 1H NMR数据 (21)3.3.1 2-(2-吡啶)-苯并噻唑 (21)3.3.2 2-(4-二甲氨基苯)-苯并噻唑 (22)3.3.3 2-(4-氰基苯)-苯并噻唑 (23)3.3.4 2-(苯)-苯并噻唑 (24)3.3.5 2-(4-甲基苯)-苯并噻唑 (25)3.3.6 2-(水杨醛)-苯并噻唑 (25)3.3.7 2-(2-噻吩)-苯并噻唑 (26)3.4 反应条件控制及处理 (27)3.5 结论与展望 (27)参考文献 (28)致谢 (30)译文及原文 (31)1 绪论1.1 引言荧光分析法在生物化学、医学、工业和化学研究中的应用与日俱增, 其原因在于荧光分析法具有高灵敏度的优点, 且荧光现象具有有利的时间表度。
荧光探针的应用领域
荧光探针的应用领域荧光探针的应用领域非常广泛，多用于生物医学、药物研发、环境监测、化学分析等领域。
以下是具体应用领域的介绍：1. 生物医学领域荧光探针被广泛应用于生物医学领域，如细胞成像、蛋白质分析、细胞代谢、细胞状态监测等。
1.1. 细胞成像荧光探针可以用于活体细胞和组织成像，通过改变荧光探针的结构和化学性质，可以使其在不同条件下发出不同的荧光信号，实现对不同细胞器和代谢过程的成像。
1.2. 蛋白质分析荧光探针可以用于蛋白质的分析，如蛋白质的抑制、激活、结合等，可以通过观察荧光强度的变化来监测蛋白质的功能。
荧光探针也可以用于细胞代谢的研究，如酶的反应、离子浓度变化等。
1.4. 细胞状态监测荧光探针还可以用于监测细胞状态的变化，例如细胞凋亡、活性氧的产生等重要过程。
2. 药物研发领域荧光探针也被广泛应用于药物研发领域，包括药物吸收、代谢和药效学等方面。
2.1. 药物吸收荧光探针可以用于药物吸收的研究，包括药物在不同场景下的吸附和释放，可以通过观察荧光信号的改变来解析不同方案下的药物吸收动力学。
荧光探针还可以用于药物代谢的研究，包括药物代谢产物的分析和代谢酶的活性测定等。
3. 环境监测领域荧光探针还可以用于环境监测领域，例如对污染物的探测、水质监测等。
3.1. 污染物检测荧光探针可以用于检测污染物，如重金属离子、有机污染物、农药等。
4. 化学分析领域荧光探针在化学分析领域也有广泛应用，如对有机分子的监测、金属配合物的分析等。
4.2. 金属配合物的分析荧光探针还可以用于金属配合物的分析，例如锌、铜等金属的配合物检测。
总之，荧光探针在生物医学、药物研发、环境监测、化学分析等多个领域有着广泛应用。
它能快速、准确地检测目标物质，成为这些领域中不可或缺的重要工具。
N_取代马来酰亚胺巯基荧光探针的研究进展_梁淑彩
N2MTFP 检测巯基的反应原理如下 :
梁淑彩 女 ,25 岁 ,博士生 ,现从事有机分析试剂及荧光探针的研究 。3 联系人 国家自然科学基金资助项目 (29575206) 2000203230 收稿 ,2000211220 修回
http :ΠΠchina. chemistrymag. org 化学通报 2001 年 第 8 期
213 苯并杂环类 这一类中的 BIPM( N2[ p2(22苯并咪唑基) 苯基 ]马来酰亚胺) 是第一个已实际应用的 N2MTFP ,
它对 GSH 的检测限为 10 - 6 molΠL[11] ,其它的苯并五元杂环化合物如苯并 唑 、苯并吡咯酮 、苯并呋 喃等的马来酰亚胺衍生物也具有好的荧光特性 ,改变其杂环母体或环上的取代基还可改变试剂的 检测灵敏度 。如 PPM ( N2[ 42(22苯并吡咯酮) 2苯基 ] 马来酰亚胺) 对 —SH 的灵敏度比 BIPM 高 112 倍[12] ;以苯并呋喃为母体的化合物如 (9) 对 —SH 的检测限为 17 ×10- 15 ～700 ×10 - 15 mol[3] ;而当 62 位取代基为 MeO —时 ,对 —SH 的检测限可提高到 8 ×10- 15 ～75 ×10 - 15 mol[14] 。这类探针的最大缺 点是发射波长较短 。Litak 等[15] 报道的含有水溶性阳离子吡啶钅翁盐的苯并 唑类 N2MTFP 具有长 的发射波长 ,其大的斯托克斯位移 、好的水溶性 、光稳定性及 pH 稳定性诸方面都优于荧光素 。 214 其它
除了上述几种化合物外 ,还有一些如以芘 、荧蒽 、吖啶 、萘胺衍生物 、水杨酸等为荧光团的 N2
http :ΠΠchina. chemistrymag. org 化学通报 2001 年 第 8 期
硫化氢荧光探针的研究进展
【 关键词 】 硫化 氢； 荧光探针 ； 研 究进展
减少对组织 的损 伤 ， 而且有较好 的穿透性 。２ ０ １ ２ 年， Ｂ ｏ ｎ ｇ Ｒ ａ ｅ Ｃ ｈ ｏ 等 人ｐ 课 题组设计合成 了一种检测硫化氢 的双光 子荧光探针 Ｆ Ｓ １ 。该 探 众所周知 ， 硫化氢具有臭鸡蛋气昧 ． 历来被认 为是一种有毒气体 针以叠氮基为识别 基团 ， ７ 一 （ 苯并 ｆ ｄ １ 噻唑一 ２ 一 基） 一 ９ ， ９ 一 （ ２ 一 甲氧基 乙氧 但是研究表明 ， 在生物体代谢过程中 ． 会 产生硫化 氢气 体 ． 并且硫化氢 基） 乙基一 ９ Ｈ 一 芴（ Ｂ Ｍ Ｆ ） 为荧光母 体 ． 并被运用 到了宫颈癌细胞 中硫化 与很多生理学 、 病理学过程密切相关 尽 管高浓度 的硫化氢对生物体 氢 的检测 。 有害 ， 但是除了一氧化氮、 一氧化碳 之外 ， 硫化氢被认 为是第三种重要 的调节心血 管 、 神经 、 免疫 系统的气体递质 。此外 ， 硫 化氢在维持机体 ３ 结论 氧化 还原平衡 中也起 着至关重要 的作用 虽然现阶段释放硫化氢 的药 目前用 于检测硫 化氢 的荧 光探针 的发 射波长 多数 集 中在 ５ ０ ０ — 物已被用于治疗心血管 、 发炎等疾病 ． 但 是其具体 的分子机制 尚不明 ６ ５ ０ ｎ ｍ之间 ， 很难应用到活体 中硫化氢的检测 。虽然有 近红外 的荧光 确 探针 出现 ， 但是 由于探针 自身 的缺 陷， 尚未实现活体 中硫化氢 的检测。 为 了将探针应用到 活体检测 ． 设计合成高量子产率 的近红外荧光探针 １ 检 测 硫 化 氢 的方 法 将成为 目 前检测硫化氢探针 的设计方 向。 鉴 于硫化氢重要 的生理病理作用 ． 准确检测生物体 内硫 化氢的含 量至关重要 。 目 前检测硫化氢 的方法有 ： 比色法ｌ ｌ ｌ 、 电化学分析法 口 、 色 【 参 考文献 】 谱分析法Ｉ 引 、 诱导金属硫化物沉淀法 等 这些方法主要应用 于血 浆及 ［ １ ］ Ｃ ｈ ｏ ｉ ，Ｍ ．Ｇ ． ； Ｃ ｈ ａ ， ｓ ． ； Ｌ ｅ ｅ ， Ｈ＿ ； Ｊ ｅ ｏ ｎ ， Ｈ ． Ｌ ． ； Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ，Ｓ ． Ｋ ． Ｃ ｈ ｅ ｍ【 Ｚ １ ． Ｃ ｏ ｍ ｍ ｕ ｎ ， 组织匀浆 中硫化氢 的检测 ． 实验前需要处理样品 ． 而且这些方法 ． 无法 ２ ０ ０ ９： ７ ３ ９ ０－ ７ ３ ９ ２ ． 提供硫化氢在活细胞及组织 中时空上的分布及浓度 荧光 分析法具 有 ［ ２ ］ Ｌ ａ ｗ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ， Ｎ ． ｓ ． ； Ｄ ａ ｖ ｉ ｓ ， Ｊ ． ； Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｌ ． ； Ｊ ｏ ｎ ｅ ｓ ， Ｔ ． Ｇ ． Ｊ ． ； Ｄ ａ ｖ ｉ ｅ ｓ ， Ｓ ． Ｎ ． ； Ｃ ｏ ｍ ｐ ｔ ｏ ｎ ， Ｒ ． 灵敏度高 ， 操作简单 ． 可以实现原位实时观测等优点。近两年来 ． 人 们 Ｇｆ Ｊ １ ｌ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ， ２ ０ ０ ０， １ ８： １ ４ ５ ３－ １ ４ ６ ０ ． 成功合成了不 同类型的检测硫化氢的荧 光探针 ［ ３ ］ Ｍｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｌ ｌ ， Ｔ ． Ｗ． ； Ｓ ａ ｖ ａ ｇ ｅ ， Ｊ ． Ｃ ． ； Ｇ ｏ ｕ ｌ ｄ ， Ｄ ． Ｈ ． Ｊ ． Ａ ｐ ｐ １ ． Ｔ ｏ ｘ ｉ ｃ ｏ ｌ ［ Ｊ ］ ． １ ９ ９ ３， １ ３， ３ ８ ９ ．
组蛋白乳酸化荧光探针
组蛋白乳酸化荧光探针
从化学角度来看，组蛋白乳酸化荧光探针通常是一种分子结构复杂的有机分子，它们可以通过特异性的化学反应与乳酸化的组蛋白结合，产生荧光信号。
这些荧光探针的设计需要考虑到其对乳酸化组蛋白的高亲和性和特异性，以及荧光信号的稳定性和灵敏度。
在生物学实验中，研究人员可以利用组蛋白乳酸化荧光探针来研究乳酸化修饰在细胞生物学过程中的作用。
通过荧光显微镜或流式细胞仪等技术，可以观察组蛋白乳酸化的时空动态变化，从而揭示乳酸化在细胞信号传导、染色质结构和基因表达调控中的功能。
此外，组蛋白乳酸化荧光探针还可以应用于药物筛选和药理学研究。
通过评估化合物对组蛋白乳酸化水平的影响，可以发现新的乳酸化调节剂或治疗靶点，为疾病治疗和药物研发提供重要线索。
总的来说，组蛋白乳酸化荧光探针在生物医学研究中具有重要的应用前景，可以帮助科研人员深入理解乳酸化修饰在细胞功能和疾病发生发展中的作用，为新药发现和临床诊断提供有力支持。
检测锌离子的荧光探针
检测锌离子的荧光探针姓名：徐英学号：51007008 专业：应用化学摘要：锌是人体必需的微量元素之一，是维持机体正常生长发育、新陈代谢的重要物质。
锌的过量与不足都会导致人体代谢异常，产生疾病，因此，Zn2+含量的测定在临床、医药、食品、环境监测及科研中都有极其重要的意义。
本文简要综述了测定细胞内游离锌离子荧光探针物质的化学规律、性质和优缺点。
关键词：Zn2+、荧光探针、定量检测1、前言在自然界元素的丰度顺序中，锌排在第25位，在地壳中的平均含量波动于0.004-0.02%之间。
锌是位于元素周期表第II副族的过渡金属元素，具有3d104s2的价电子结构，通常只失去s电子而成+2氧化态。
Zn2+的原子半径较小，且因其带两个正电荷，所以它对电子的亲和力很高，是一个强的质子受体[1]。
1940 年Eggleton首先提出人类需要锌[2]。
Prasad和Sandstead 等研究明确了锌是人类必需的微量元素[3]。
Zn2+是人体内第二富集的过渡金属，广泛分布于人体内部。
据研究表明，锌在许多生理、生化过程中发挥着极为重要的作用，例如:锌离子是组成三百多种生物酶活性催化中心的重要金属离子之一；它可作为金属蛋白酶的结构因子或转录因子；可以和许多调控酶相互作用，作为第二信使触发或阻断诸如细胞凋亡等重要生理过程；具有调控大量离子通道的能力，参与神经传导的过程；同时，锌离子在中枢神经系统（CNS）中还扮演着非常重要的角色。
新近研究还表明，锌离子的浓度大小与多种疾病的发生紧密相关[4]。
缺锌对机体有重要影响: 一是对生长发育和组织再生的影响；二是对性器官和性功能的影响；三是锌依赖酶(含锌酶)的活性降低；四是缺锌可使胰岛素降解加剧，引起血中胰岛素水平下降及对葡萄糖利用率减少，葡萄糖耐量下降；五是缺锌可引起血液内视黄醇结合蛋白的浓度降低，影响组织对维生素A 的利用，使人的暗适应能力下降，还有对皮肤及味觉等的影响[5]。
虽然缺锌给人体带来了极大的伤害，但是人体内锌含量的超标也会造成同样大的伤害，如：补锌过量会使人的免疫力下降；可诱发人体的铜缺乏；过量补锌可降低机体内血液、肾和肝内的铁含量，出现小细胞低色素性贫血，红细胞生存期缩短，肝脏及心脏中超氧化物歧化酶等酶活性下降 (6)因此，若能实时跟踪、监测生物体中的锌离子，就有可能使人们在细胞层次或者组织层次上进行锌离子的生理、生化行为的研究。
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。
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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
2 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 5 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