劉　柳，馬景川，蓋冬瑋，張　妍，馮　昕，馬夢瑤，張　明，武祥龍

(西北工業(yè)大學(xué)生命學(xué)院 空間生物實驗?zāi)M技術(shù)重點實驗室，陜西 西安 710072)

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用于檢測巰基化合物的熒光探針的研究進展

劉柳，馬景川，蓋冬瑋，張妍，馮昕，馬夢瑤，張明，武祥龍

(西北工業(yè)大學(xué)生命學(xué)院 空間生物實驗?zāi)M技術(shù)重點實驗室，陜西 西安 710072)

摘要：巰基化合物在生物體內(nèi)有著重要的生理作用，它的有效檢測在病理學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價值。依據(jù)熒光探針的結(jié)構(gòu)，分類綜述了可檢測巰基化合物的熒光探針的研究進展。

關(guān)鍵詞：巰基化合物；熒光探針；檢測

生物體內(nèi)巰基化合物是構(gòu)成蛋白質(zhì)和某些大分子(如半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽等)的主要物質(zhì)，在人體生理活動中起著至關(guān)重要的作用，不僅參與了許多重要的細(xì)胞反應(yīng)過程(包括氧化還原平衡和細(xì)胞生長)，還可以表征細(xì)胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)以及蛋白質(zhì)的高級有序結(jié)構(gòu)[1]。細(xì)胞內(nèi)巰基化合物的水平與人體的許多疾病有關(guān)。如半胱氨酸水平異常與兒童生長緩慢、毛發(fā)色素脫失、水腫、嗜睡、肝損害、皮膚病變等[2]密切相關(guān)；同型半胱氨酸水平異常是導(dǎo)致心血管疾病與阿爾茨海默病的一個重要因素，也與神經(jīng)管畸形、妊娠并發(fā)癥、炎癥性腸病、骨質(zhì)疏松癥有關(guān)[3]；谷胱甘肽與許多細(xì)胞反應(yīng)過程有關(guān)，包括細(xì)胞內(nèi)的氧化還原平衡、外源性物質(zhì)的代謝與維持、細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)、基因調(diào)控等。異常的谷胱甘肽水平會導(dǎo)致癌癥、不正常的衰老、心臟問題和其它疾病的發(fā)生[4]。

基于巰基化合物在生物體內(nèi)的重要生理作用，它的有效檢測在病理學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價值。目前檢測巰基化合物的方法主要有高效液相色譜法、酶法、電化學(xué)分析法、環(huán)化反應(yīng)動力學(xué)法、紫外分光光度法和熒光光譜法[5]。其中，熒光光譜法因具有靈敏度高、選擇性強、快速簡便等優(yōu)點已成為研究熱點。近年來，用于檢測巰基化合物的熒光探針發(fā)展迅速，各種探針不斷涌現(xiàn)，作者在此根據(jù)熒光探針的結(jié)構(gòu)，分類綜述了用于檢測巰基化合物的熒光探針的研究進展。

1熒光納米材料熒光探針

1.1熒光金納米團簇

納米生物技術(shù)是整合了納米技術(shù)、生物學(xué)、生物化學(xué)和醫(yī)學(xué)等學(xué)科的交叉學(xué)科，在醫(yī)藥、生命科學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。通常，當(dāng)物質(zhì)的尺度降至納米級別時，其物化性質(zhì)也隨之發(fā)生巨大變化，特別是光學(xué)性質(zhì)的改變?yōu)槠湓谏飿?biāo)記和光學(xué)影像領(lǐng)域的應(yīng)用帶來極大的發(fā)展空間。金納米團簇(AuNCs)是由幾個至幾十個金原子組成的具有熒光性和良好水溶性的穩(wěn)定聚集體，是一種新型的熒光納米材料。Xu等[6]研究發(fā)現(xiàn)，聚合物保護的金納米粒子(AuNPs)通過共振能量轉(zhuǎn)移機制(FRET)有效猝滅AuNCs的熒光；引入半胱氨酸后，AuNCs的熒光恢復(fù)?；诖嗽恚O(shè)計合成了一種新的AuNCs和聚合物保護的AuNPs熒光探針。

當(dāng)PDMAM(高分子絮凝劑)-AuNPs加入到BSA(牛血清白蛋白)-AuNCs溶液中時，能有效猝滅BSA-AuNCs的熒光；加入半胱氨酸后，它會附著在AuNPs上，巰基與金形成Au-S，可以阻止BSA-AuNCs的熒光被PDMAM-AuNPs猝滅。因此，不斷加入半胱氨酸可以進一步誘導(dǎo)BSA-AuNCs從PDMAM-AuNPs中釋放，最終恢復(fù)熒光。該方法已成功用于人尿液中半胱氨酸的檢測。

1.2熒光碳點

熒光碳點(CDs)作為一種新型碳納米材料，是以蜂蜜、去離子水和氨水為原料，利用傳統(tǒng)水熱法合成，經(jīng)透析、氯仿洗滌、冷凍干燥得到。CDs有兩個優(yōu)點：(1)不含重金屬，對生物體無毒性；(2)進行表面修飾后，熒光性能不變且修飾物不易脫落。其優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)使其在生物影像、生物標(biāo)記和傳感器等方面的應(yīng)用備受矚目。CDs具有光穩(wěn)定性高、生物相容性好、毒性低、表面易于功能化修飾以及制備原材料來源廣等優(yōu)勢。

Gu等[7]首次合成了Au(Ⅲ)修飾的碳點簇Au(Ⅲ)/CDs，采用熒光“off-on”方法檢測谷胱甘肽。“off”過程是將Au(Ⅲ)引入到發(fā)光碳點簇中，形成Au(Ⅲ)/CDs復(fù)合物，使碳點簇?zé)晒忖纭Ｒ驗镃Ds與谷胱甘肽的強烈作用使得Au(Ⅲ)從CDs表面脫離，所以，巰基化合物能夠?qū)u(Ⅲ)從復(fù)合物中移除，使得CDs的熒光恢復(fù)，從而達(dá)到“on”的過程。利用該過程可以檢測生物硫醇(尤其是谷胱甘肽)，檢測限為2.02μmol·L-1(S/N=3)。由于熒光的恢復(fù)與谷胱甘肽濃度有關(guān)，因此Au(Ⅲ)/CDs可用來檢測溶液與細(xì)胞質(zhì)中的谷胱甘肽。Au(Ⅲ)/CDs檢測具有簡單、輕便、成本低等優(yōu)點。

2熒光素類熒光探針

Wang等[8]報道了一種新的基于熒光素的熒光探針1。該探針對含有十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的緩沖溶液中的谷胱甘肽顯示出較好的選擇性和敏感性。由于熒光素的內(nèi)酯式結(jié)構(gòu)使得探針沒有熒光性，引入谷胱甘肽后，CTAB膠束中吸電子的二硝基苯基酯與谷胱甘肽有效反應(yīng)，使熒光素的內(nèi)酯式結(jié)構(gòu)變成醌式結(jié)構(gòu)而恢復(fù)熒光。當(dāng)谷胱甘肽濃度在0～10 mmol·L-1范圍內(nèi)時，探針的熒光強度與谷胱甘肽濃度成線性關(guān)系。熒光強度的變化是由于吸電子的二硝基苯基醚與CTAB膠束中的谷胱甘肽反應(yīng)導(dǎo)致游離的熒光素釋放。共聚焦顯微鏡實驗顯示，這種探針在人體細(xì)胞中檢測谷胱甘肽具有很大應(yīng)用前景。該探針的優(yōu)點是能夠有效從半胱氨酸、同型半胱氨酸和谷胱甘肽中選擇性檢測出谷胱甘肽。在20 mmol·L-1乙醇-PBS緩沖溶液(體積比3∶7，pH=7.4，含1.5 mmol·L-1CTAB)中的熒光光譜分析表明，谷胱甘肽的加入導(dǎo)致探針在520 nm處的熒光顯著增強。這是由于谷胱甘肽含有2個帶負(fù)電荷的羧基，它能強烈地結(jié)合并滲透到含有疏水性底物的帶正電的CTAB膠束中，從而表現(xiàn)出催化作用。而半胱氨酸、同型半胱氨酸只含有1個帶負(fù)電荷的羧基，因此效果不明顯。

探針1

近紅外(NIR，650～900 nm)生物分子熒光探針因其在生物成像中的應(yīng)用潛力而備受關(guān)注。這種新的探針易制備，且具有優(yōu)異的傳感特性：可以從各種分析物包括同型半胱氨酸和谷胱甘肽中有效檢測出半胱氨酸；在溫和條件下利用比色法和近紅外光譜快速熒光檢測各種分析物包括同型半胱氨酸和谷胱甘肽；幾乎沒有背景熒光，細(xì)胞毒性低，可用于細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸近紅外熒光成像。Xue等[9]報道了一種基于納米熒光素的近紅外熒光探針2，它顯示了一種快速、高靈敏度、高選擇性的近紅外熒光“off-on”檢測，且有顯著的顏色變化和熒光信號變化。探針2溶液無色、無熒光。加入半胱氨酸后，溶液在幾分鐘內(nèi)變藍(lán)，并顯示出強烈的紅色熒光特性。因此，探針2可作為“可視化”熒光探針。

探針2

3香豆素類熒光探針

Xu等[10]發(fā)現(xiàn)，氯醛7-香豆素(探針3)是一種比色型和比率型熒光探針，可以從半胱氨酸和同型半胱氨酸中選擇性檢測谷胱甘肽。半胱氨酸或同型半胱氨酸在發(fā)生誘導(dǎo)串聯(lián)芳香親核取代(SNAr)反應(yīng)后重排形成氨基香豆素，導(dǎo)致吸收峰和發(fā)射峰分別發(fā)生75 nm和35 nm的藍(lán)移。而谷胱甘肽通過SNAr反應(yīng)生成的巰基香豆素由于空間位阻的影響并沒有發(fā)生重排，而是分子內(nèi)的醛亞胺縮合導(dǎo)致循環(huán)反應(yīng)，使吸收峰和發(fā)射峰分別發(fā)生47 nm和39 nm的紅移。細(xì)胞成像表明，探針3具有明顯的細(xì)胞通透性，并高度響應(yīng)于谷胱甘肽水平的變化。因此，它適用于活細(xì)胞中谷胱甘肽水平的監(jiān)測。

探針3

Jung等[11]報道，香豆素?zé)晒鈭F中的雙鍵喹啉單元可以與巰基化合物發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，發(fā)生“off-on”熒光變化，可作為檢測巰基化合物的熒光化學(xué)傳感器，并因此設(shè)計合成了探針4。由于香豆素和苯并磺胺的分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移機制，探針4在10 mmol·L-1PBS緩沖溶液(pH=7.4，含10% DMSO)中沒有熒光性，加入半胱氨酸后，其熒光光譜由497 nm藍(lán)移到474 nm，溶液顏色從橙色變?yōu)榫G色，通過邁克爾加成反應(yīng)實現(xiàn)了硫醇的“off-on”檢測。該探針成功應(yīng)用于HepG2細(xì)胞中熒光成像檢測半胱氨酸。

Hu等[12]基于香豆素?zé)晒馓结?-Cu2+體系有效檢測出谷胱甘肽。加入谷胱甘肽后，探針5從探針5-Cu2+體系中游離出來，在520 nm處有強烈的熒光釋放。該體系對谷胱甘肽的響應(yīng)體現(xiàn)在熒光強度以及顏色(從無色變成黃色)的明顯變化，背景氨基酸對谷胱甘肽的檢測無干擾，可用于細(xì)胞內(nèi)熒光成像檢測谷胱甘肽。該探針在化學(xué)環(huán)境和生物系統(tǒng)中均有實際應(yīng)用。

探針4

探針5

Lim等[13]報道了一種含有二硫鍵的氨基香豆素探針6，其可在羥乙基哌嗪乙硫磺酸(HEPES)緩沖溶液中選擇性檢測巰基化合物。該探針具有較高的選擇性和靈敏度，最初在400 nm處有熒光釋放，加入谷胱甘肽后，發(fā)射峰紅移到440 nm處并在413 nm處有一個明顯的間歇點。隨著巰基化合物的增加，該探針顯示出熒光比率變化，反應(yīng)動力學(xué)顯示比率k2=6.5×10-3L·mol-1·s-1，因此可用于生物活細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽的定量檢測。

探針6

4羅丹明類熒光探針

Lim等[14]報道了一種基于羅丹明類的用于檢測半胱氨酸的熒光探針7。該探針被對羥基苯甲醇單元(HBA)保護，加入半胱氨酸后，經(jīng)邁克爾加成反應(yīng)和分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)，熒光性逐漸增強。該探針無論在試管內(nèi)還是活細(xì)胞內(nèi)都對半胱氨酸表現(xiàn)出較高的選擇性。

探針7

5苯的衍生物類熒光探針

Lu等[15]報道了一種針對紅細(xì)胞的熒光探針8，并將其應(yīng)用于活細(xì)胞中還原型谷胱甘肽的熒光成像。該探針采用2,4-二硝基苯構(gòu)建組(DBS)作為猝滅劑進入紅細(xì)胞熒光團，由于分子內(nèi)強烈的電荷轉(zhuǎn)移過程，探針本身呈現(xiàn)弱的熒光性。芳香親核取代谷胱甘肽使探針中DBS單元被除去，導(dǎo)致熒光強度增強。在優(yōu)化條件下，探針的熒光強度與谷胱甘肽濃度(0.5～0.6 μmol·L-1)成一定比例。探針8的長波長發(fā)射可達(dá)650 nm，從而可以避免短波長熒光團的影響，在生物成像方面具有廣闊的應(yīng)用前景，可用于HeLa細(xì)胞中熒光成像檢測谷胱甘肽。

探針8

Sun等[16]報道了一種基于苯并噻唑的熒光探針9。該探針對巰基化合物顯示出較高的“off-on”熒光信號變化以及很好的選擇性，成功應(yīng)用于活細(xì)胞中熒光成像檢測巰基化合物。

探針9

6吡唑啉基類熒光探針

Wang等[17]設(shè)計出基于吡唑啉基的用于檢測谷胱甘肽的熒光探針10。該探針在EtOH-PBS緩沖溶液(體積比3∶7，pH=7.4)中本沒有熒光性，當(dāng)與谷胱甘肽混合后，在474 nm處出現(xiàn)藍(lán)移并且熒光強度增強。該探針靈敏度高，針對谷胱甘肽顯示出線性“off-on”熒光反應(yīng)，檢測限為8.2×10-8mol·L-1。在HeLa細(xì)胞中活細(xì)胞成像表明該探針的細(xì)胞通透性較好且細(xì)胞毒性低。

探針10

7其它新型熒光探針

Kand等[18]用NBD-氯(探針11)從半胱氨酸、同型半胱氨酸和谷胱甘肽中快速檢測出半胱氨酸。其作用機理包括2個步驟：芳香親核取代和S-NSmiles重排反應(yīng)。一般硫取代的NBD相對于氨基取代的NBD顯示弱的熒光性，但是硫取代的NBD通過S-NSmiles重排反應(yīng)可以轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氨基取代的NBD衍生物，從而顯示出強的熒光性。因此，探針11在加入半胱氨酸后通過循環(huán)五元過渡態(tài)快速進行分子內(nèi)重排反應(yīng)形成硫取代的NBD，從而可以快速檢測半胱氨酸。該探針的優(yōu)點是能夠從半胱氨酸和同型半胱氨酸中快速檢測出半胱氨酸。熒光光譜分析表明，對于半胱氨酸的檢測會導(dǎo)致熒光強度增強1 600倍。此探針也可用于活細(xì)胞成像檢測巰基化合物。

探針11

Zhang等[19]設(shè)計合成了含有萘硫醇熒光團和馬來酰亞胺結(jié)合組的反應(yīng)激發(fā)熒光探針12來檢測生物硫醇。該探針在DMSO-水介質(zhì)中檢測含巰基的氨基酸會產(chǎn)生較強的熒光信號。這是因為，硫醇與馬來酰亞胺基團的C=C雙鍵反應(yīng)增強，阻斷了從聯(lián)萘基團到馬來酰亞胺基團的ICT過程，導(dǎo)致聯(lián)萘熒光激發(fā)的恢復(fù)。在30 μmol·L-1DMSO-水溶液(體積比3∶1，HEPES緩沖溶液，pH=7.4)中加入半胱氨酸后，探針12熒光從402 nm紅移到500 nm，熒光量子率從0.023增加到0.596，溶液從無色變成綠色。熒光強度的增強是硫醇與探針的馬來酰亞胺基團進行邁克爾加成反應(yīng)所致。該探針具有很好的細(xì)胞通透性和生物相容性，可以應(yīng)用于硫醇的活細(xì)胞成像。

探針12

Hou等[20]合成了2種比色和熒光探針13和探針14來檢測半胱氨酸。探針14是探針13的異構(gòu)體，比探針13的空間位阻大。表觀反應(yīng)動力學(xué)實驗表明探針13與硫醇的反應(yīng)速率遠(yuǎn)大于探針14與硫醇的反應(yīng)速率。由于探針13無細(xì)胞毒性，因此成功應(yīng)用于生物硫醇在活細(xì)胞和斑馬魚中的細(xì)胞成像。在含有探針13的Triton X-100-PBS溶液中，隨著半胱氨酸的加入，探針13在440 nm處的吸收峰立即減弱并且紅移153 nm，在593 nm處的新吸收峰強度隨半胱氨酸濃度的增大逐漸增強，同時，溶液顏色從黃色變?yōu)樽仙?。說明，探針13可作為檢測半胱氨酸的“可視化”探針，且該探針在610 nm處的發(fā)射峰強度也會增強。該研究有助于開發(fā)有針對性的傳感器，通過電子效應(yīng)和空間位阻效應(yīng)對半胱氨酸作出快速響應(yīng)。

探針13

探針14

Yoshida等[21]設(shè)計合成了高靈敏度的指定DNs-HMRG(探針15)來檢測谷胱甘肽。該探針的熒光由2種不同的機制(光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移和分子內(nèi)螺化物)進行調(diào)節(jié)。探針15具有良好的細(xì)胞通透性，因其熒光強度可迅速增強而被應(yīng)用于活細(xì)胞成像。此外，基于腫瘤組織細(xì)胞內(nèi)的谷胱甘肽水平高于正常組織，該探針可快速(幾秒鐘內(nèi))檢測荷瘤小鼠中的微小腫瘤結(jié)節(jié)(直徑<1 mm)。探針15在各種生物應(yīng)用中都是一個強大的工具，特別是對氧化還原狀態(tài)的研究。在生理條件(pH=7.4)下，DNs-HMRG處于螺環(huán)閉合狀態(tài)，沒有顏色也沒有熒光性。此外，對少量共存的螺環(huán)開放形式通過分子內(nèi)的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移(PET)進行熒光猝滅，如DNs組具有足夠低的LUMO能級。因此，通過分子內(nèi)螺化物和PET兩種熒光猝滅機理共同作用，能有效抑制DNs-HMRG的熒光。但當(dāng)加入谷胱甘肽后，磺胺鍵一步反應(yīng)快速裂解出HMRG，其pKa為8.1，具有高熒光性。研究表明，1 μmol·L-1DNs-HMRG與10 mmol·L-1谷胱甘肽反應(yīng)60 min后的熒光強度增強7 000倍。這是目前為止所報道的熒光探針中最大的熒光比率。此外，在生理濃度范圍內(nèi)，熒光強度與谷胱甘肽濃度成正比。

探針15

Shi等[22]設(shè)計合成了一種高靈敏度的基于1,8-萘酰亞胺的熒光探針16，并詳細(xì)研究了其對不同氨基酸的比色和熒光性質(zhì)。在PBS緩沖溶液中探針16對硫醇具有特定的比色反應(yīng)和熒光響應(yīng)，它可以推導(dǎo)探針16與硫醇之間的共軛加成/環(huán)化反應(yīng)。探針16可以迅速、選擇性地識別半胱氨酸，可成功檢測細(xì)胞內(nèi)硫醇。在0.1 mol·L-1PBS緩沖溶液(pH=7.4，含0.2% DMSO)中加入半胱氨酸后，探針16在346 nm處的最大吸收峰紅移106 nm，溶液顏色從無色變?yōu)辄S色，在547 nm處的發(fā)射峰熒光強度增強60倍。這主要是因為，硫醇與C=C雙鍵的共軛加成阻止了PET過程，使得探針熒光性增強。表明，該探針可以通過比色和熒光方法檢測半胱氨酸。

Peng等[23]設(shè)計合成了一種“off-on”型熒光探針DNBS-CSA(探針17)來檢測硫醇。探針17具有廣泛使用的2,4-二硝基苯基(DNBS)，可與硫醇反應(yīng)并釋放具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光特性(AIE)的熒光水楊醛酮。AIE染料能夠阻止聚集誘導(dǎo)發(fā)光猝滅探針熒光，這對于其它硫醇傳感器是一種挑戰(zhàn)。在10 mmol·L-1PBS緩沖溶液(pH=7.4，含30% DMSO)中加入半胱氨酸后，熒光強度立即增強，且在558 nm處發(fā)生170 nm的斯托克斯位移。在最優(yōu)條件下，熒光強度隨半胱氨酸濃度(8～18 μmol·L-1)的增大而線性增強，線性關(guān)系R2=0.991。該探針細(xì)胞通透性好，可應(yīng)用于硫醇在HEK 293T細(xì)胞中的成像。

探針17

癌癥若能盡早發(fā)現(xiàn)且能采取正確的治療方法，可以提高患者的生存率。Ren等[24]設(shè)計合成了具有高靈敏度的熒光探針18。該探針可以消除背景熒光的干擾，通過檢測巰基水平來區(qū)分正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞，通過2種細(xì)胞不同波長的熒光發(fā)射強度比例可以定量檢測谷胱甘肽，通過檢測腫瘤移植小鼠組織和血液中的谷胱甘肽水平來確定腫瘤的生長狀態(tài)。探針18是一個有前途的預(yù)測和診斷標(biāo)志物，具有廣泛和潛在的臨床應(yīng)用價值。在10 mmol·L-1PBS緩沖溶液(pH=7.4)中，探針18在372 nm和321 nm處有雙吸收峰，在550 nm處有強烈的發(fā)射峰，加入谷胱甘肽后，發(fā)射峰藍(lán)移到496 nm處，且熒光強度比率增強。

探針18

Zhang等[25]設(shè)計合成了一種基于吡唑啉和丙烯酸酯的新的熒光探針19。在DMSO-HEPES緩沖溶液(體積比1∶1，pH=7.4)中探針19對硫醇顯示出線性“off-on”熒光響應(yīng)。在沒有硫醇時，探針19在474 nm處顯示弱的熒光性；隨著半胱氨酸濃度的增大，探針19的熒光強度逐漸增強，熒光量子率從0.0015增加到0.0877。反應(yīng)機制基于邁克爾加成反應(yīng)。在HeLa細(xì)胞中的活細(xì)胞成像表明該探針具有良好的細(xì)胞通透性及檢測硫醇的高靈敏性。

探針19

Dai等[26]設(shè)計合成了基于香豆素和吡唑啉的熒光探針DPCA(探針20)來檢測半胱氨酸。這是香豆素類和吡唑啉類化合物首次結(jié)合應(yīng)用于熒光探針。探針20充分利用了香豆素類和吡唑啉類熒光團具有強熒光、高量子產(chǎn)率的優(yōu)點。通常，吡唑啉的激發(fā)波長小于400 nm，香豆素的激發(fā)波長在400～450 nm之間。吡唑啉是廣泛使用的熒光探針，但很少應(yīng)用于比率傳感器。將吡唑啉和7-羥基香豆素結(jié)合能獲得較大的共軛化合物，探針20在40 min內(nèi)即可檢測出半胱氨酸，檢測限為5.08 μmol·L-1。反應(yīng)機制包括共軛加成/環(huán)化反應(yīng)。該探針成功應(yīng)用于活細(xì)胞成像。

探針20

Yin等[27]建立了一種近紅外比率型熒光探針Cy-NB(探針21)用于從谷胱甘肽和同型半胱氨酸中選擇性檢測半胱氨酸，在線粒體中可以表明氧化應(yīng)激狀態(tài)。選擇發(fā)光區(qū)在紅外光區(qū)的七甲川菁染料作為Cy-NB的熒光團，選擇具有半胱氨酸特性的對硝基甲苯作熒光調(diào)節(jié)器，一旦被半胱氨酸激發(fā)，游離的對硝基甲苯π電子體系重排為聚甲炔，導(dǎo)致光譜中的吸收峰和發(fā)射峰有一個明顯的位移?；诖耍O(shè)計了一種比率熒光信號來檢測半胱氨酸，檢測限為0.2 μmol·L-1，檢測時間為5 min。探針21在不同的氧化應(yīng)激狀態(tài)下能靈敏地檢測HepG2細(xì)胞線粒體內(nèi)半胱氨酸水平變化，還成功地應(yīng)用于活體小鼠成像檢測半胱氨酸水平的變化。

Meng等[28]設(shè)計合成了一種雙光子比率型熒光探針MQ(探針22)。探針22在710 nm處顯示了雙光子吸收截面。在緩沖溶液(PBS∶DMSO=1∶9，pH=7.4)中，探針22的紫外可見光譜在350 nm處有強吸收峰，加入半胱氨酸后，吸收峰藍(lán)移到323 nm，且吸光度從0.84增大到1.43。反應(yīng)完成時間為6 min，可以用于活細(xì)胞成像。

探針21

探針22

8結(jié)語

基于巰基化合物重要的生理作用，實時準(zhǔn)確地檢測巰基化合物對于疾病的診斷有重要意義。近年來，關(guān)于巰基化合物的熒光探針的研究發(fā)展迅速，在以下方面獲得突破：(1)半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽等巰基化合物的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機理相似，不易檢測，目前已研究了多種檢測某一種巰基化合物的熒光探針；(2)設(shè)計出了雙光子激發(fā)的可用于細(xì)胞內(nèi)巰基化合物檢測的探針，解決了光損傷問題。熒光探針具有良好的生物相容性、低毒性，可應(yīng)用于細(xì)胞內(nèi)成像和活體組織成像，具有重要的實際應(yīng)用意義，今后應(yīng)致力研究可用于對巰基化合物定量檢測、靈敏度更高、更適合生物應(yīng)用和臨床應(yīng)用的熒光探針。

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Research Progress on Fluorescent Probe for Detecting Thiol Compounds

LIU Liu,MA Jing-chuan,GAI Dong-wei,ZHANG Yan,FENG Xin,MA Meng-yao,ZHANG Ming,WU Xiang-long

(KeyLaboratoryforSpaceBioscienceandBiotechnology,SchoolofLife,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi′an710072,China)

Abstract：Thiol compounds are playing vital physiological roles in human body,so the efficient detection of thiol compounds has very important applicable values in pathology and life sciences.According to the structure of fluorescent probes,the research progress of fluorescent probes for the detection of thiol compounds is reviewed in this paper.

Keywords：thiol compounds;fluorescent probe;detection

中圖分類號：O 625

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-5425(2016)02-0001-07

doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2016.02.001

作者簡介：劉柳(1992-)，女，河北保定人，碩士研究生，研究方向：有機合成化學(xué)，E-mail：2356054360@qq.com；通訊作者：武祥龍，副教授，E-mail：wuxianglong@nwpu.edu.cn。

收稿日期：2015-10-08

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目(21202130)，中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助項目(3102014JCQ15005)，陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計劃面上項目(2015JM2067)，國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201510699278)