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常见的荧光探针及其在活性氧检测中的应用作者：付艳华来源：《当代化工》2019年第02期摘 ;;;;;要：荧光探针具有高灵敏度、高活性，在物质成分测定及反应进程监测中得到了广泛的应用。
常见的荧光探针根据荧光团的不同可以分为香豆素类、氟硼荧染料、菁染料、萘酰亚胺类、荧光素和罗丹明类。
活性氧（Reactive Oxygen Species， ROS）与各种细胞过程有关，主要包括转录因子的激活、基因表达、细胞增殖和死亡。
由于活性氧的寿命短、活性高，且会与蛋白质、DNA、脂质膜等迅速反应，给其检测工作带来了困难。
荧光探针作为一种高灵敏度的检测方法，在活性氧的检测工作中起到了重要作用。
在介绍了不同荧光探针的基础上，着重对检测活性氧的荧光探针进行了详细的分类与描述。
关 ;键 ;词：活性氧;荧光探针;荧光团中图分类号：TQ422 ;;;;;;文献标识码： A ;;;;;;文章编号： 1671-0460（2019）02-0384-04Abstract： Fluorescent probes have high sensitivity and high activity， so they have been widely used in the monitoring of material composition and reaction process. Common fluorescence probes can be divided into coumarin， BODIPY， cyanine， naphthalimides， fluoresceins and rhodamines probes. Reactive oxygen species （ROS） are involved in various cell processes， including transcription factor activation， gene expression， cell proliferation and death. Due to the short life and high activity of reactive oxygen， it is easy to react with protein， DNA， lipid membrane and so on， so it is very difficult to detect ROS. As a high sensitive detection method， fluorescent probe plays an important role in the detection of ROS. In this paper， different fluorescent probes were introduced， especially the fluorescence probes for the detection of reactive oxygen species.Key words： Reactive oxygen species; Fluorescent probe; Fluorophore荧光是分子从激发单重态回到基态的过程中发射出的光，然而大多数的待测分子本身没有荧光特性，而且在化学反应的过程中，也很少能够发出荧光。
新型氧杂蒽类荧光染料与荧光探针的设计、合成与成像应用研究一、本文概述本文旨在深入探讨新型氧杂蒽类荧光染料与荧光探针的设计、合成及其在成像应用中的潜力。
氧杂蒽类化合物是一类具有独特光物理性质的有机荧光染料，其在生物成像、环境监测、材料科学等领域具有广泛的应用前景。
本文将首先概述氧杂蒽类荧光染料的基本性质和设计原则，然后详细介绍新型氧杂蒽类荧光染料与荧光探针的合成方法，并通过实验验证其光学性能和稳定性。
在此基础上，本文将进一步探讨新型氧杂蒽类荧光染料在细胞成像、组织成像以及活体成像等领域的应用，以期为其在生物医学和环境监测等领域的实际应用提供理论支持和实验依据。
通过本文的研究，期望能够为新型氧杂蒽类荧光染料与荧光探针的设计、合成及其在成像应用中的进一步发展提供有益的参考和启示。
二、氧杂蒽类荧光染料与荧光探针的设计氧杂蒽类荧光染料与荧光探针的设计是一个结合了有机化学、物理学、生物学和荧光光谱学等多学科领域的综合性工作。
在设计过程中，我们需要深入理解氧杂蒽类化合物的基本结构和性质，以及它们与目标分子之间的相互作用机制。
设计新型氧杂蒽类荧光染料和荧光探针的关键在于通过分子修饰和优化，实现对其光物理性质的调控，以及增强其选择性、灵敏度和生物相容性。
我们需要对氧杂蒽的骨架进行精细设计，通过引入不同的官能团或改变连接方式，调控其电子结构和能量状态，从而影响其荧光发射波长、荧光强度和荧光寿命等关键参数。
为了提高荧光染料和荧光探针的选择性，我们需要引入识别基团，如特异性受体、配体或酶等。
这些识别基团能够与目标分子发生特异性结合，从而实现对目标分子的高效识别和检测。
同时，我们还需要对识别基团与氧杂蒽荧光团之间的连接方式进行优化，以确保它们之间的能量转移或电子传递过程能够有效进行。
为了增强荧光染料和荧光探针的生物相容性，我们需要考虑其在生物体系中的稳定性和毒性。
在设计过程中，我们需要避免使用对生物体系有害的基团或结构，同时引入亲水基团或生物相容性好的聚合物链等，以提高其在生物体系中的稳定性和分散性。
活性氧检测试验方案活性氧（reactive oxygen species，ROS）是一个广泛存在于植物、动物和微生物细胞中的有害物质，在细胞内氧化还原反应中扮演重要角色。
活性氧包括超氧阴离子（O2-）、过氧化氢（H2O2）、羟基自由基（·OH）等，具有强氧化性。
活性氧在正常细胞代谢和维持细胞信号传导途径中发挥重要作用，但在细胞内过量生成会对细胞结构和功能造成损害，引发细胞衰老和死亡，促进炎症反应，以及导致一系列疾病的发生，包括心血管疾病、癌症、神经退行性疾病等。
活性氧检测是研究活性氧与细胞过程和疾病发生关系的重要手段。
常用的活性氧检测方法包括荧光探针染色法、电子自旋共振（electronspin resonance，ESR）法、流式细胞仪法、化学法等。
下面是一种基于荧光探针的活性氧检测实验方案，具体步骤如下：材料：1.细胞培养样本（如细胞系或原代细胞）2.活性氧检测荧光探针（如2',7'-二氯二羟苯基-4'-巯基吡啶，DCFH-DA）3.PBS（磷酸缓冲盐溶液）4.离心管5.无菌1.5mL离心管6.显微镜玻片7.荧光显微镜8.细胞培养基实验步骤：1.把细胞培养在合适的培养基中，保持在37°C的恒温培养箱中，条件合适时使其达到对照组的80%～90%接种度。
2.将细胞分装到离心管中，每支40mL细胞悬液。
3.加入DCFH-DA溶液，终浓度为10mM，使细胞充分吸收荧光探针。
将培养管放入37°C恒温培养箱中孵育30分钟以进行探针进入细胞。
4.将细胞洗涤剂去除，用PBS洗涤细胞3次以除去多余探针。
5.加入1mL的PBS溶液，留出0.5mL的悬液放入1.5mL离心管中，以进行离心。
去除上清液，避免细胞牵涉。
6.加入1.5mLPBS溶液，留出0.5mL的悬液放入1.5mL离心管中离心，去除上清液。
7.将取得的细胞悬液滴在显微镜玻片上，并加盖玻片。
在荧光显微镜下观察细胞活性氧的荧光信号强度。
文章编号：1003-8507（2010）22-4316-02中图分类号：R122.1文献标识码：A【实验技术及其应用】细胞中活性氧的荧光探针检测法研究进展张鑫综述，王旗审校摘要：荧光探针法是一种灵敏的、可提供细胞内靶分子时空信息的活性氧（ROS）检测法。
目前常用的荧光探针有HE（检测O2·-）、DCFH和DHR（检测H2O2）等。
ROS的检测结果易受以下因素影响：基于氧化还原反应的荧光探针选择性差，且反应需要催化剂（过氧化物酶、细胞色素C）；细胞内pH值、抗氧化剂影响检测结果；荧光探针在光照条件下可发生自氧化。
近期研究主要集中在如何改进荧光探针的上述局限性。
本文对荧光探针法检测细胞内ROS的研究进展进行简要介绍。
关键词：活性氧；荧光探针；DCFHPROGRESS IN MEASUREMENT OF REACTIVE OXYGEN SPECIES IN CELLS by USING FLU-ORESCENT PROBES ZHANG Xin，WANG Qi.（Department of Toxicology，School of Public Health，Peking University，Beijing100191，China）Abstract：Fluorescent probes are sensitive tools in the measurement of Reactive Oxygen Species in cells，and it can pro-vide temporal and spatial information on target biomolecules in cellular system.Currently，the most frequently used probes in-cludes HE（for O2·-），DCFH and DHR（for H2O2）.However，the following aspects tend to make the detection results more complex：fluorescent probes based on redox reaction lack selectivity and require a catalyst（Peroxidase or Cytochrome C）for reaction；Intracellular PH and antioxidants can potentially influence the detection process；also，probe auto-oxidation Could occur under photo-irritation.Some improvements in detection of ROS have been achieved in recent years.This paper focused on the progress in the ROS detection using fluorescent probes.Key words：Reactive Oxidative Species；Fluorescence probe；DCFH活性氧（Reactive Oxidative Species，ROS）是指生物体内与氧代谢有关的含氧自由基和不以自由基形式存在的具有高活性的中间产物，主要由氧化呼吸链中的酶复合体Ⅰ和Ⅲ漏出的电子产生，包括超氧阴离子（O2·-），羟自由基（HO·），过氧化氢（H2O2），单线态氧（1O2），次氯酸（HOCl）等。
利用荧光探针探测细胞中的活性氧物质和自由基研究细胞是生命的基本单位，细胞内的许多代谢程序都和氧相关。
但是，过量的氧会产生一些有害物质，如超氧离子和过氧化氢等，它们被称为活性氧物质和自由基。
过多的活性氧物质会损伤细胞的膜、DNA和酶等结构和功能，因此对于维持细胞正常代谢活动和防止细胞氧化伤害的研究非常重要。
近年来，荧光探针技术的应用越来越广泛。
荧光探针是一种通过荧光检测的手段来测定某种化学过程或生物过程的物质。
荧光探针通过与活性氧物质或自由基特有的反应结合，可以有效地测量细胞内的活性氧物质和自由基的含量和分布，是研究细胞氧化伤害的有力工具。
荧光探针常用的类型有三种，分别是实体荧光分子、荧光素探针和荧光蛋白探针。
实体荧光分子比较简单易得，但使用中有一定的局限性。
荧光素探针识别度较高、对活性氧物质和自由基具有很好的特异性。
荧光蛋白探针则是一种基于生物合成的荧光探针，通过蛋白质的结构和功能的改变来产生荧光信号。
利用荧光探针技术可以测量很多活性氧物质和自由基的含量和分布，常见的有超氧离子、一氧化氮、过氧化氢、硝酸盐和羟基自由基等。
其中，羟基自由基的类别较多，如流式细胞术中常用的DCFH-DA和DHE等。
DCFH-DA是一种非极性化合物。
在细胞内，它会被细胞内酯化酶水解成DCFH，被氧化后生成荧光产物 2',7'-二氯荧光素（DCF），从而测量细胞内活性氧物质的水平。
而DHE则可以通过荧光产物ethidium bromide（EBr）先后加上再用流式细胞仪扫描获得到的荧光后，可以得出有关细胞内自由基的信息。
除此之外，荧光探针还可以排除细胞内其他对荧光信号的干扰，如荧光素P的反应可以被氧气和其他自由基和活性氧消耗掉，从而可以增强测量的准确性。
总之，利用荧光探针探测细胞内的活性氧物质和自由基研究，为我们更好地了解生命活动提供了有效的手段。
在未来的科学研究中，荧光探针技术也将发挥更重要的作用。
酶振荡“探针”研究生物活性氧的新进展甘南琴 蔡汝秀3 林智信(武汉大学化学与分子科学学院,武汉430072)摘 要 评述了研究生物活性氧的意义和方法,简要概述了时空振荡反应中酶振荡的某些研究进展,提出了以酶振荡“探针”研究生物活性氧的新方法。
关键词 酶振荡,活性氧,线粒体,评述 2002205208收稿;2002212223接受本文系国家自然科学基金资助项目(N o.20075018,20275027)1 引 言近年来,生物活性氧(reactive oxygen species )的研究已在生物医学、生命科学及分析化学等领域得到普遍关注1,2,从分子水平上认识活性氧对理解生物体内的氧化损伤及研究对损伤的防护作用具有重要意义。
研究活性氧的方法较多,如自旋捕集法、化学发光法、脉冲辐解法和动力学分析法等,这些方法在自由基的检测方面具有一定指导意义,但也有较大的局限性,难以实现快速、原位、在线检测。
1965年,Y amazaki 3首次发现由辣根过氧化物酶(HRP )催化O 2氧化烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH )的PO (peroxidase 2oxidase )酶振荡反应。
此后,Olsen 等为此振荡反应提供了不少的信息(如混沌,双稳态和准周期)4,5。
由于PO 反应具有与化学振荡(如Belous ov 2Zhabotinskii (BZ )振荡)相似的特征,同时又可用来模拟复杂的生物行为(如糖原酵解的振荡)。
因此,可以说PO 反应是联系化学振荡与生物振荡的重要桥梁。
PO 反应历程包含着生物氧化和抗氧化所具有的重要活性氧物种及其他自由基,对实现原位、在线检测具有指导意义,是研究活性氧的理想“探针”;同时,PO 振荡反应本身也发生在体内,对研究生命体系中的化学过程具有重要意义。
2 研究生物活性氧的意义生物体内的自由基主要是指活性氧。
所谓活性氧就是氧的某些中间代谢产物或含氧的衍生物质,具有比氧更强的氧化能力。
第43 卷第 1 期2024 年1 月Vol.43 No.1174~181分析测试学报FENXI CESHI XUEBAO（Journal of Instrumental Analysis）线粒体活性氧靶向成像荧光探针概述李颖颖，瞿瑛，朱凌云*（国防科技大学理学院，湖南长沙410073）摘要：线粒体作为细胞的能量工厂，在调节细胞氧化还原水平、自由基稳态等方面发挥着重要作用，因此，对线粒体微环境中的活性氧（Reactive oxygen species，ROS）进行监测能加深对线粒体的了解。
而化学小分子荧光探针在检测细胞微环境方面具有独特的优势，开发化学小分子靶向细胞线粒体并检测其细胞内微环境的变化对于了解与线粒体相关疾病具有重要意义。
该文基于靶向线粒体ROS探针的反应机理，对超氧化阴离子（O2·-）、次氯酸（HClO）、过氧化氢（H2O2）以及一氧化氮（NO）和过氧亚硝基阴离子（ONOO-）等ROS荧光探针进行了介绍，分析了其反应特点、识别机理及不足之处，并展望了线粒体ROS探针在生命医学中的重要意义和发展前景。
关键词：线粒体；活性氧；荧光探针；成像中图分类号：O657.3；Q731文献标识码：A 文章编号：1004-4957（2024）01-0174-08Overview of Fluorescent Probes for Targeted Imaging of Mitochon⁃drial Reactive Oxygen SpeciesLI Ying-ying，QU Ying，ZHU Ling-yun*（College of Science，National University of Defense Technology，Changsha 410073，China）Abstract：Organelles，which are important devices for maintaining normal cellular activity，are specific organelle microenvironments surrounded by lipid bilayers. Different organelles need to per⁃form their specific cellular functions under different microenvironmental conditions，and the disrup⁃tion of microenvironmental homeostasis would lead to disease. Among them，mitochondria，as the energy factories of cells，plays an important role in regulating cellular redox levels and free radical homeostasis. Therefore，the monitoring of reactive oxygen species（ROS） in mitochondrial microenvi⁃ronment can deepen the understanding of the physiopathology associated with it. It has been reported that chemical small molecule fluorescent probes have unique advantages in detecting the cellular mi⁃croenvironment，and the understanding of mitochondria-associated diseases. Therefore，this paper mainly focus on fluorescent probes targeting ROS such as superoxide anion（O2·-），hypochlorous acid （HClO），hydrogen peroxide（H2O2），and nitric oxide（NO） and peroxynitrite（ONOO-） in mitochon⁃dria.Key words：mitochondria；reactive oxygen species；fluorescent probes；imaging1 线粒体的结构与功能1.1 线粒体简介 1980年，德国生物学家Altmann 通过光学显微镜在动物细胞中发现了一种颗粒状的物质，并将其命名为小体（Bioblast），但Altmann认为小体是一种共生于细胞的细菌。
试卤灵类光学探针的研究进展李照;马会民【摘要】光学探针是指与目标物质发生反应(包括配位、包合和基团反应等)并引起光学(吸光、荧光或发光)性质的变化,基于这些变化从而可对目标物质进行分析与测定的一类特殊试剂.光学探针不仅能改善分析的灵敏度,而且能大幅度提高对样品的时空分辨能力,因此,长期以来一直受到人们的关注.试卤灵为一性能优良的荧光体,特别是其7-羟基的取代作用通常会封闭光信号;这一特性近年引起了人们的兴趣,并被广泛用于构建具有低背景光信号的新型探针.本文将综述试卤灵类光学探针的发展及其在蛋白酶、离子、活性氧物种分析方面的应用,包括探针分子的构筑、检测机理以及生物成像等方面的研究.【期刊名称】《影像科学与光化学》【年(卷),期】2014(032)001【总页数】9页(P60-68)【关键词】光学探针;试卤灵;蛋白酶;离子;活性氧物种;荧光成像分析【作者】李照;马会民【作者单位】中国科学院化学研究所活体分析化学重点实验室,北京100190;中国科学院化学研究所活体分析化学重点实验室,北京100190【正文语种】中文光学探针是指与目标物质发生反应（包括配位、包合、基团反应等）并引起光学（吸光、荧光或发光）性质的变化，从而可对目标物质进行分析与测定的一类特殊试剂［1］。
其特点是通过向无或低光学响应的物质提供光学基团，使原先无法或难于进行的光学分析变得可能。
这种光学分析除了在传统的光学、色谱衍生等领域获得广泛应用外，目前已成为生命科学中深入了解各种生理参数、生物分子的变化，进而揭示生理功能的重要传感与分析工具［2－6］。
由于性能优良的光学探针是构筑相应光学分析方法的物质基础和根本，因此，新型光学探针的研究一直受到人们的关注。
试卤灵为一性能优良的荧光体。
它具有发射波长长、光稳定性好、荧光量子产率高等优点，特别是其7－羟基的取代作用通常会封闭光信号。
这一特性近年引起了人们的兴趣，并被广泛用于发展具有低背景光信号的新型探针。
