检测活性氧物种的氧杂蒽类光学探针的研究进展

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。