苯乙烯类菁染料pH荧光探针在细胞荧光成像中的应用及细胞毒性检测

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1 荧光探针所谓探针(probe )，在生物、化学学科中是指生物化学实验室中用于指示特定物质(如离子、生物小分子、核酸、蛋白质、细胞结构等)的性质或物理状态的一类标记分子，或者一些仪器的探测器。

目前所说的荧光探针通常是指生物分析与化学分析中用于荧光信号输出的各类标记物，它可以为人们提供待测生物分子在生物体内或体外的存在、表达、分布等各种信息，对于整个生物个体中物质代谢过程的研究具有重要意义。

基于荧光标记物的荧光分析法具有快速、简便、灵敏度高等优点，在分析化学、生命科学、医学等领域受到研究者的广泛关注。

然而对于大多数被分析物来说，其本身可能没有荧光或者荧光很弱，这就需要将一些发荧光的物质与其偶联，从而对其进行分析和示踪。

目前荧光探针根据荧光来源主要包括三大类：第一类是有机小分子染料;第二类是以绿色荧光蛋白为代表的荧光蛋白；第三类是荧光纳米材料。

1.1 有机小分子染料早在1871年，德国科学家Adolph V on Bayer就合成了荧光素，这是科学家首次合成荧光探针。

目前，基于有机小分子的荧光探针在分析化学、生命科学领域中己经得到广泛应用，可用于离子和小分子的检测、蛋白质的标记、细胞成像等。

常见的有机荧光探针包括荧光素类、罗丹明类、花菁类、香豆素类和稠环芳烃类染料等。

这些染料大多含有发射荧光基团(如拨基、氮氮双键、碳氢双键等)和助色基团(经基、伯胺基、仲氨基、酞胺基、醚键等)。

其中仅吲哚菁绿和荧光素两种荧光染料被美国食品和药品监督管理局(FDA)批准在人体中使用。

基于有机小分子探针的生化分析应用主要分为直接法和间接法。

直接法是指利用探针本身与靶标的相互作用，使其荧光发生变化(荧光减弱、荧光增强、荧光蓝移、荧光红移等)(图1.1）。

如Yin课题组运用BODIPY ( 4,4-difluoro-4-bora-3a, 4a-diaza-s-indacene)作为原料，合成了可以快速高灵敏地响应铜离子的近红外荧光探针，且铜离子熄灭的荧光又能被重新加入的硫离子竞争得到恢复，因而构建了一个新颖的铜离子和硫离子逻辑门传感器；Li等以罗丹明B为原料，经过改性得到了高灵敏、专一性强且快速响应Fe3+的“off-on”型荧光探针。

常见的小分子荧光探针种类1.引言1.1 概述小分子荧光探针是一类被广泛应用于生物领域的化学工具，通过其具有的荧光性质，可以用于生物成像、药物传递、疾病诊断等方面。

小分子荧光探针具有分子结构简单、稳定性好、探测灵敏度高等特点，在生物学研究中起着重要的作用。

小分子荧光探针的种类繁多，根据其不同的结构和功能特点，可以分为许多不同的类别。

常见的小分子荧光探针包括有机荧光探针、金属配合物荧光探针、聚合物荧光探针等。

有机荧光探针是指由有机化合物构成的荧光探针，其分子结构多样，可以通过调整结构来实现特定的探测目标。

常见的有机荧光探针包括荧光染料、荧光蛋白等。

荧光染料具有较强的荧光强度和良好的化学稳定性，可以用于细胞成像、生物传感等领域。

荧光蛋白是一类来源于特定生物体的蛋白质，其具有自身天然的荧光性质，可以通过基因工程技术进行改造和调整，广泛应用于生物研究中。

金属配合物荧光探针是指由金属离子与配体形成的荧光探针，其具有较强的荧光性能和较长的寿命。

金属配合物荧光探针具有选择性较高的特点，可以用于特定金属离子的探测和诊断。

常见的金属配合物荧光探针包括铜离子、锌离子、铁离子等的配合物。

聚合物荧光探针是指由高分子聚合物构成的荧光探针，其具有较好的溶解性和稳定性。

聚合物荧光探针可以通过调整聚合物的结构和链长来实现特定的探测需求。

常见的聚合物荧光探针包括聚合物分子探针、聚合物纳米探针等。

总之，常见的小分子荧光探针种类繁多，具有不同的结构和功能特点，可以根据具体的研究需求选择适合的荧光探针进行应用。

这些小分子荧光探针为生物学研究提供了有力的工具，有助于深入理解生命的基本过程和疾病的发生机制。

未来，随着技术的不断发展和突破，相信小分子荧光探针在生物领域的应用会得到更广泛的推广和应用。

1.2文章结构1.2 文章结构本文主要围绕"常见的小分子荧光探针种类"展开讨论。

文章分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分，将进行概述、文章结构和目的的介绍。

关于荧光探针综述的推文荧光探针是一种能够发出荧光信号的化学物质，广泛应用于生物医学研究、药物研发、环境监测等领域。

本文将全面、详细、完整地探讨荧光探针的相关内容。

具体内容如下：一、荧光探针的定义在科学研究和实践中，荧光探针指的是那些能够通过吸收外部光能并发出荧光信号的化合物。

荧光探针通常包括一个荧光基团和一个靶向分子，通过针对特定分子或环境的结构改变而改变荧光特性。

荧光探针在生物、化学、材料等领域具有广泛的应用前景。

二、荧光探针的种类根据应用领域和工作原理，荧光探针可以分为多种类型。

以下是几种常见的荧光探针类型：2.1 荧光标记物荧光标记物是一种将荧光探针与其他生物分子（如蛋白质、核酸等）结合起来，以实现对这些分子的检测和定位的工具。

荧光标记物的使用使得生物分子的研究更加便捷、准确，并且可以实时观察其在细胞和组织中的位置和行为。

2.2pH指示剂pH指示剂是一种能够通过改变荧光特性来反映溶液pH值的荧光探针。

pH指示剂的应用非常广泛，包括生物体内外环境的监测、生物体内pH调控的研究等。

2.3 金属离子探针金属离子探针是一类能够高效选择性地与金属离子结合并发出荧光信号的荧光探针。

金属离子在生物体内扮演着重要的角色，而金属离子探针的应用可以帮助研究人员更好地了解金属离子在生物过程中的功能和机制。

生物分子传感器是一种能够检测细胞内特定生物分子的浓度和动态变化的荧光探针。

生物分子传感器的应用对于研究细胞过程以及药物研发具有重要意义，可以帮助研究人员更好地了解生物分子的功能和相互作用。

三、荧光探针的设计原则荧光探针的设计与合成并非易事，需要考虑多个因素。

以下是一些常用的荧光探针设计原则：3.1 高荧光量子产率好的荧光探针应该具有高荧光量子产率，即在吸收光能后能够高效地发出荧光信号。

这可以通过合理设计荧光基团以及控制荧光探针的分子结构来实现。

3.2 选择性荧光探针应该具有高选择性，即只与目标分子或环境产生特异性相互作用。

DAPIDAPI即4',6-二脒基-2-苯基吲哚(4',6-diamidino-2-phenylindole)，是一种能够与DNA强力结合的荧光染料，常用于荧光显微镜观测。

因为DAPI可以透过完整的细胞膜，它可以用于活细胞和固定细胞的染色。

DAPI介绍在荧光显微镜观察下，DAPI染剂是利用紫外光波长的光线激发。

当DAPI与双股DNA 结合时，最大吸收波长为358nm，最大发射波长为461nm，其发散光的波长范围含盖了蓝色至青绿色。

DAPI也可以和RNA结合，但产生的荧光强度不及与DNA结合的结果，其发散光的波长范围约在500nm左右。

DAPI的发散光为蓝色，且DAPI和绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein, GFP)或Texas Red染剂(红色荧光染剂)的发散波长，仅有少部分重叠，研究员可以善用这项特性在单一的样品上进行多重荧光染色。

DAPI能快速进入活细胞中与DNA结合，因此DAPI对生物体而言，也被视为一种毒性物质与致癌物。

使用过程中应注意操作与抛弃的处理程序。

中文名：4，6-联脒-2-苯基吲哚(?)英文名：4',6-diamidino-2-phenylindole，2-(4-amidinophenyl)-1H -indole-6-carboxamidine，DAPI dihydrochloride分子式：C16H15N5分子量：277.324CAS number：28718-90-3光谱性质：DAPI的最大激发波长为340nm，最大发射波长为488nm与双链DNA结合时最大吸收/最大发射为358 nm/461 nm；与RNA结合时，最大发射移动到400 nm左右。

DAPI染色原理：DAPI 为一种荧光染料，可以穿透细胞膜与细胞核中的双链DNA结合而发挥标记的作用，可以产生比DAPI自身强20多倍的荧光，和EB相比，对双链DNA的染色灵敏度要高很多倍。

第40卷第7期2012年4月广州化工Guangzhou Chemical Industry Vol．40No．7April．2012BODIPY 类荧光染料的研究进展洪雪华,生瑜(福建师范大学化学与材料学院,福建福州350007摘要:BODIPY (氟化硼二吡咯类荧光染料作为一类新兴的荧光染料,因其良好的光物理性质,在过去的二十年内得到广泛的研究。

对BODIPY 的中心骨架进行官能化,可形成一系列衍生物用于环境监测和生物科学等领域研究。

文章主要对近年来有关BODIPY 的官能化及作为荧光探针、荧光标记、光敏剂的应用加以综述。

关键词:BODIPY ;官能化;荧光探针;荧光标记;光敏剂中图分类号:O626．13文献标识码:A文章编号:1001－9677(201207－0065－05作者简介:洪雪华(1986－,女,硕士研究生,研究方向:功能高分子材料。

通讯作者:生瑜(1966－,男,研究员,博士,研究方向:高分子功能改性。

Progress on the BODIPY Fluorescent DyesHONG Xue －hua ,SHENG Yu(College of Chemistry and Materials Science ,Fujian Normal University ,Fujian Fuzhou 350007,ChinaAbstract :As a new fluorescent dye ,dipyrromethene boron difuoride (BODIPY was investigated intensively over the last two decades due to their excellent photophysical properties．Functionalization of the BODIPY core would form a series ofderivatives ,which can be used in the fields of environmental monitoring and biological sciences ,etc．Functionalization method of BODIPY dyes and their used as fluorescence probes ,fluorescence labels and photosensitizer in recent years were reviewed．Key words :BODIPY ;functionalization ;fluorescence probe ;fluorescence labeling ;photosensitizer荧光分析法具有灵敏度高、选择性高、方法简便快捷、试样用量少等优点,已经被广泛的应用于生物、化学、医药、卫生、农业、环境保护等领域中。

荧光探针荧光探针(fluorescent probe)在化学传感、光学材料及⽣物检测和识别等领域得到了⼴泛的应⽤，并成为实现上述功能的⼀种主要的技术⼿段。

但以传统的有机荧光染料为主的荧光探针在应⽤中也存在⼀些难以克服的缺陷。

最近，⽆机发光量⼦点、荧光聚合物纳⽶微球、复合荧光⼆氧化硅纳⽶粒⼦等荧光纳⽶探针的相继出现，在⼀定程度上克服了传统有机荧光试剂的缺陷，为⽣物分析提供了新的发展领域，成为了近年来研究的热点，在此我想作⼀简单介绍，希望能起到抛砖引⽟的作⽤，如果⼤家觉得我有什么地⽅说错的话，欢迎批评指正！让我也从中受益！1、荧光纳⽶粒⼦的分类荧光纳⽶粒⼦是指可以发荧光的半导体纳⽶微晶体（量⼦点）或将荧光团(Fluorophore)通过包埋、共价键连接以及超分⼦组装等⽅式引⼊有机或⽆机纳⽶粒⼦中，并让纳⽶粒⼦承担有机⼩分⼦荧光染料的检测、标记等功能。

与传统的荧光染料相⽐，荧光纳⽶粒⼦具有更⾼的亮度和光稳定性，也能更加容易地实现⽔分散性和⽣物相容性。

另外，随着纳⽶制备技术的进⼀步提⾼，对纳⽶粒⼦的尺度的精确控制及对粒⼦功能化⼿段的⽇臻完善，这在很⼤程度上使荧光纳⽶粒⼦满⾜了化学传感器、⽣物探针等领域的要求。

⽬前荧光纳⽶粒⼦主要有⽆机发光量⼦点、荧光⾼分⼦纳⽶微球、复合荧光⼆氧化硅纳⽶粒⼦三⼤类。

1.1.量⼦点量⼦点(quantum dot, QD)⼜可称为半导体纳⽶微晶体，是由数百到数千个原⼦组成的⽆机纳⽶粒⼦，是⼀种由II-VI 族或者III-V 族元素组成的纳⽶颗粒。

⽬前研究较多的主要是CdX(X = S、Se、Te)。

量⼦点粒径很⼩，它们的电⼦和空⽳被量⼦限域，连续能带变成具有分⼦特性的分⽴能级结构，因此光学⾏为与⼀些⼤分⼦很相似，可以发射荧光。

量⼦点的体积⼤⼩严格控制着它的光谱特征。

量⼦点的晶体颗粒越⼩，⽐表⾯积越⼤，分布于表⾯的原⼦就越多，⽽表⾯的光激发的正电⼦或负电⼦受钝化表⾯的束缚作⽤就越⼤，其表⾯束缚能就越⾼，吸收的光能也越⾼，即存在量⼦尺⼨效应，从⽽使其吸收带蓝移，荧光发射峰也相应蓝移。

pH敏感的荧光探针及在活细胞中的应用陈瑞希;周宏福;刘秀丽;曾绍群【摘要】细胞内的pH是细胞内多种酶活性和生理活动的重要调节因素,准确、动态的监测细胞内pH变化对研究细胞内的活动至关重要.一些荧光小分子可以感应pH的变化,同时具有较高的灵敏度和特异性,对细胞损伤较小且标记操作简单,已逐渐发展成为一种监测细胞内pH变化的有效方法.本文主要介绍目前常用pH敏感的荧光探针及其在活细胞研究中的进展.%Changes of intracellular pH have been shown to be critical determinants of many enzymes and physiology activities.Therefore it is critical to monitor accurately the dynamic intracellular pH for the intracellular activity research.Some small molecular fluorescent probes have become an effective tool to monitor the intracellular pH with high sensitivity,high selectivity,simple operation and being non-detrimental.This review highlights the recent advances of pH-sensitive fluorescent probes and their applications in living cell imaging.【期刊名称】《激光生物学报》【年(卷),期】2016(025)006【总页数】10页(P491-500)【关键词】pH敏感;荧光探针;小分子;活细胞【作者】陈瑞希;周宏福;刘秀丽;曾绍群【作者单位】华中科技大学-武汉光电国家实验室,Britton Chance生物医学光子学研究中心,湖北武汉430074;华中科技大学,生物医学工程系,生物医学光子学教育部重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学-武汉光电国家实验室,Britton Chance生物医学光子学研究中心,湖北武汉430074;华中科技大学,生物医学工程系,生物医学光子学教育部重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学-武汉光电国家实验室,Britton Chance生物医学光子学研究中心,湖北武汉430074;华中科技大学,生物医学工程系,生物医学光子学教育部重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学-武汉光电国家实验室,Britton Chance生物医学光子学研究中心,湖北武汉430074;华中科技大学,生物医学工程系,生物医学光子学教育部重点实验室,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】Q334细胞内pH值对维持细胞正常的活动，如细胞的增殖，凋亡[1]，自我吞噬[2]，离子运输[3]，内环境平衡[4]和酶的活性[5]至关重要。

荧光探针在活细胞成像中的应用研究荧光探针是一种用于活体细胞成像的重要工具，其广泛应用于生物医学研究、药物开发和临床诊断等领域。

本文将探究荧光探针在活细胞成像中的应用研究，包括荧光探针的基本原理、常用的荧光探针分类和其在活细胞中的应用。

一、荧光探针的基本原理荧光探针是一种通过吸收外部光源而发射特定波长的光的物质。

其基本原理是分子在受到激发光源的刺激后，发生能级跃迁，从高能级跃迁到低能级释放出荧光。

荧光探针可以通过与特定的分子靶点相互作用来实现对其进行选择性标记和成像。

二、常用的荧光探针分类及其特点1. 核酸染料类荧光探针核酸染料类荧光探针是一类能够选择性地与DNA或RNA结合并发出荧光的染料分子。

常见的核酸染料类荧光探针包括乙啶溴化物（EtBr）、SYBR Green、DAPI等。

这些荧光探针可以用于核酸分子的定量、定位和检测等应用。

2.pH敏感型荧光探针pH敏感型荧光探针是一类能够根据环境酸碱度变化而改变荧光颜色或强度的探针。

常用的pH敏感型荧光探针有荧光素黄（FLYO）、羟基萘醌（HNQ）等。

这些荧光探针可以用于检测细胞内pH值的变化，从而研究细胞内的酸碱平衡及其与疾病的关系。

3. 钙离子指示剂钙离子是细胞内重要的信号分子，荧光探针可以通过与钙离子结合而发出荧光信号，实现对钙离子浓度和变化的检测。

常用的钙离子指示剂有Rhod-2、Fluo-4等。

这些荧光探针可以用于研究细胞内钙离子信号传导的机制及其与细胞功能之间的关系。

4. 蛋白质标记剂蛋白质标记剂是一类能够与特定蛋白质结合并发出荧光的探针。

常见的蛋白质标记剂有荧光素（Fluorescein）和鲜艳染料（Cyanine）。

这些荧光探针可以用于标记蛋白质在细胞内的分布和转运，从而研究蛋白质功能和相互作用。

三、荧光探针在活细胞成像中的应用荧光探针在活细胞成像中有着广泛的应用。

通过合理选择和设计荧光探针，可以实现对细胞生理、信号传导、代谢活动等过程的实时监测和定量分析。

荧光探针(fluorescent probe)在化学传感、光学材料及生物检测和识别等领域得到了广泛的应用，并成为实现上述功能的一种主要的技术手段。

但以传统的有机荧光染料为主的荧光探针在应用中也存在一些难以克服的缺陷。

最近，无机发光量子点、荧光聚合物纳米微球、复合荧光二氧化硅纳米粒子等荧光纳米探针的相继出现，在一定程度上克服了传统有机荧光试剂的缺陷，为生物分析提供了新的发展领域，成为了近年来研究的热点，在此我想作一简单介绍，希望能起到抛砖引玉的作用，如果大家觉得我有什么地方说错的话，欢迎批评指正！让我也从中受益！1、荧光纳米粒子的分类荧光纳米粒子是指可以发荧光的半导体纳米微晶体（量子点）或将荧光团(Fluorophore)通过包埋、共价键连接以及超分子组装等方式引入有机或无机纳米粒子中，并让纳米粒子承担有机小分子荧光染料的检测、标记等功能。

与传统的荧光染料相比，荧光纳米粒子具有更高的亮度和光稳定性，也能更加容易地实现水分散性和生物相容性。

另外，随着纳米制备技术的进一步提高，对纳米粒子的尺度的精确控制及对粒子功能化手段的日臻完善，这在很大程度上使荧光纳米粒子满足了化学传感器、生物探针等领域的要求。

目前荧光纳米粒子主要有无机发光量子点、荧光高分子纳米微球、复合荧光二氧化硅纳米粒子三大类。

1.1.量子点量子点(quantum dot, QD)又可称为半导体纳米微晶体，是由数百到数千个原子组成的无机纳米粒子，是一种由II-VI 族或者III-V 族元素组成的纳米颗粒。

目前研究较多的主要是CdX(X = S、Se、Te)。

量子点粒径很小，它们的电子和空穴被量子限域，连续能带变成具有分子特性的分立能级结构，因此光学行为与一些大分子很相似，可以发射荧光。

量子点的体积大小严格控制着它的光谱特征。

量子点的晶体颗粒越小，比表面积越大，分布于表面的原子就越多，而表面的光激发的正电子或负电子受钝化表面的束缚作用就越大，其表面束缚能就越高，吸收的光能也越高，即存在量子尺寸效应，从而使其吸收带蓝移，荧光发射峰也相应蓝移。

基于苯并噻二唑衍生物的pH荧光探针的合成及应用摘要细胞pH是一个重要的生理参数，影响细胞许多生理活动，包括细胞代谢、细胞增殖与凋亡、物质转运与降解等，在诸多细胞生物学过程中担任至关重要的角色。

细胞中存在多种具有不同pH环境的细胞器并发挥着各自的功能。

细胞pH 失衡会引起其功能紊乱，引发多种病症，如神经退行性疾病、癌症等疾病。

因此，动态监测生物系统中pH的变化是至关重要的。

在众多的检测方法中，由于荧光成像法具有如可视化、分辨率高、无损检测等优势，许多荧光探针被设计合成用于pH检测。

然而，一些pH荧光探针仍存在如发射波长短和光漂白作用强等缺点，限制了其进一步应用。

苯并噻二唑分子结构中的缺电子杂环使其具有很强的吸电子能力，常作为电子受体单元。

苯并噻二唑具有良好的光物理特性，包括荧光量子产率高、光稳定性良好和Stokes位移较大，被广泛用于制备有机电子材料。

近年来，陆续报道了苯并噻二唑（苯并双噻二唑）类荧光探针用于生物（医学）成像，然而对于响应型苯并噻二唑衍生物类荧光探针的研究较少，且少有这类探针被用于pH检测。

基于以上研究背景，本论文以苯并噻二唑衍生物为基础，合理设计了几种基于苯并噻二唑衍生物的pH响应型荧光探针，实现了对pH的灵敏检测。

同时，探针成功应用于质子泵抑制剂或氯喹诱导引起的细胞溶酶体pH 变化的成像检测，也监测了自噬引起的细胞溶酶体pH变化。

论文具体内容如下：第一章绪论本章介绍了细胞pH检测的重要性，总结了几类基于常见荧光团骨架的pH 荧光探针的工作进展，随后介绍了苯并噻二唑衍生物类荧光探针的研究现状，最后阐述了本论文工作的重要性。

第二章基于咪唑稠合的苯并噻二唑骨架的溶酶体靶向荧光探针用于细胞pH成像本章工作中，我们设计合成了一系列基于咪唑稠合的苯并噻二唑骨架的pH荧光探针，用于检测活细胞中溶酶体pH的变化。

通过在咪唑环上修饰具有不同供/吸电子能力的取代基来调节荧光探针的光学性能（如吸收和发射波长），探针两端修饰吗啉实现对细胞溶酶体的靶向。

第40卷第3期第279页2011年6月 华中科技大学学报(医学版)A cta M ed Univ Sci T echnol H uaz hongVol.40 No.3 P.279Jun. 2011李 民,男,1984年生,博士研究生,E -mail:li_min@smail 1hust 1edu 1cn v 通讯作者,Corres ponding author,E -mail:qc_zh eng @m ail 1hust 1e -du 1cn具有聚集诱导发光特性的四苯基乙烯在细胞成像中的应用及细胞毒性检测李 民1, 陈斯杰2, 夏 耘3, 熊 俊1, 彭 滔1,吴泽华1, 唐本忠2, 郑启昌1v1华中科技大学同济医学院附属协和医院肝胆外科,武汉 4300222香港科技大学化学系,九龙清水湾,香港3华中科技大学同济医学院附属同济医院普外科,武汉 430030摘要:目的 应用四苯基乙烯(T PE)进行细胞成像并检测其对细胞的毒性。

方法 用不同浓度的T PE 对人宫颈癌细胞和原代人乳腺成纤维细胞进行细胞成像,观察染色部位和荧光强度,并检测不同浓度的T PE 对细胞的活性和凋亡的影响。

结果 在紫外光激发下,T P E 完全溶解时不发光,而固态时发出蓝色荧光。

T PE 选择性作用于细胞质,随着T P E 浓度的增加荧光强度增强,并且T P E 对细胞的活性和凋亡没有明显影响。

结论 T P E 可以作为一种活细胞染色剂,在其基础上可以合成具有细胞器或者细胞内分子特异性的荧光探针,在生物医学领域具有良好的应用前景。

关键词:聚集诱导发光; 四苯基乙烯; 细胞成像; 细胞毒性中图分类号:R32912 DOI:10.3870/j.issn.1672-0741.2011.03.007Live Cell Imaging and Cytotoxicity of Tetraphenylethene withAggregation -induced Emission C haracteristicLi Min 1,Chen Sijie 2,Xia Yun 3et al1D ep ar tment of H ep atobiliar y S ur ger y ,Union H osp ital ,T ong j i M ed ical Colleg e,H uaz hongUniv er sity of Science and T echnology ,Wuhan 430022,China 2D ep ar tment of Chemistr y ,H ong K o ng Univ er s ity of Science and T echnolog y ,Clear Water Bay,H ong K ong ,China 3D ep ar tment of Gener al S urg er y ,T ong j i H osp ital ,T ongj i Medical College ,H uaz hong Univer sity of Science and T echnology ,W uhan 430030,ChinaAbstract Objective T o ex plore liv e cell imag ing and cyto tox icity of tetr aphenylet hene(T PE)1Methods V ar ious concen -t ratio ns of T PE w ere utilized to stain live H eL a cells and primary human mammal fibr oblasts 1T he staining reg ion and fluores -cent intensity w ere analyzed 1Cell v iability and cell apoptosis wer e ex amined by using Cell Counting K it -8and A nnex in Õ-FIT C/PI A poptosis Detection K it,respect ively 1Results U nder the U V illumination,T PE w as non -emissive in solution state,but emit -ted stro ng blue lig ht in solid state 1T he AI E -active T P E selectively stained the cy toplasmic r egions of live cells and fluor escent intensit y was enhanced w ith increases in the concentr ation of T PE 1M o reo ver,the T PE had no sig nificant effect on cell viability and cell apo pto sis 1Conclusion T PE co uld be mo dif ied and used as label for or ganelles o r cer tain molecules in live cells w ith high selectiv ity 1Key words ag gr egation -induced emission; tetrapheny lethene; cell imaging ; cy toto xicity聚集诱导发光(aggr eg ation -induced em ission,AIE)是指一类荧光生色团在溶液状态下微弱发光甚至不发光,而在固态或聚集状态下荧光显著增强的一种光物理现象[1]。

pH荧光探针的原理发展及应用综述李玥【摘要】如今,能够对pH值进行高灵敏度和选择性的检测有非常广泛的应用,如生物系统和环保领域.检测pH值的方式有很多,如酸碱滴定检测、电位滴定检测等.但是这些方式价格高,操作不简便还容易受其他离子干扰.和这些传统手段相比,荧光探针具有很多优点:灵敏度高、选择性好、响应迅速、成本低、操作方便.因此用荧光探针检测pH是个很好的选择.细胞内的pH值对于细胞的新陈代谢有很大的影响.细胞内的pH值分布不均匀,溶酶体呈现弱酸性,细胞质呈现为弱碱性(pH7.2),线粒体(pH8).酶的活性会受到pH值的变化导致活性降低甚至失活.因此监测细胞内pH 变化具有重要意义.【期刊名称】《化工中间体》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】4页(P41-44)【关键词】分子荧光探针;合成;pH;细胞成像【作者】李玥【作者单位】河南省实验中学河南450000【正文语种】中文【中图分类】T1.荧光探针的原理荧光探针是一类在紫外-可见-近红外区有特征荧光的有机小分子。

当遇到特定的物质如与金属离子进行配位或进入特定的环境如不同的pH环境时，其荧光性质会发生显著的变化。

从而达到定性、定量检测目标物质的作用。

荧光探针通常由荧光基团（Fluorophore），连接基（Spacer）和识别基团（Receptor）构成（图1）。

荧光团一般是具有大的共轭体系的刚性分子，如：罗丹明B,吡唑啉，香豆素，花菁等。

识别基团即是探针分子中可以特异性识别被测物质的结构，并由连接基将它与荧光团连接。

常见的荧光探针作用机理有：光诱导电子转移（PET），分子内电荷转移(ICT)和荧光共振能量转移(FRET)。

图1(1)光致电子转移（PET）探针光致电子转移是指分子经过如紫外光、可见光等特定波长的光照射后，分子内部发生电荷转移的现象。

据此现象可以设计光控分子开关。

在光照下，PET探针中具有给电子功能的识别基团向荧光团提供电子，使荧光团荧光发生淬灭，所以探针本身没有荧光。

荧光探针在细胞实验中的应用荧光探针是一种可用于生物学领域的化学药物，它能够在细胞实验中用来标记和探测指定的生物分子。

研究者们可以利用荧光探针观察细胞、蛋白质、核酸等分子的分布和功能改变，从而获得有关这些分子的重要信息。

本文将介绍荧光探针在细胞实验中的应用以及相关的技术细节和优势。

1. 荧光探针的特点和种类荧光探针是一种能发光的小分子化合物，通常由荧光染料、功能基团和结构域组成。

它能够与生物分子结合或嵌入到生物分子中，从而实现对生物分子进行标记、探测和实时监测。

荧光探针的种类非常多，根据探测目标不同可以分为以下几类：（1）融合蛋白荧光探针：它是一种基于融合蛋白的标记方法，将荧光蛋白与感兴趣的蛋白融合在一起，从而在细胞中实现对蛋白的标记和探测。

（2）靶分子荧光探针：它是一种专门用于标记特定分子结构的荧光探针，例如可用于标记DNA的EthBr、SYBR Green等。

（3）功能性荧光探针：它是一种能够反应生物过程的荧光探针，可以用于实时监测细胞内的各种活动如电位变化、钙离子浓度变化、ATP生成等。

2. 荧光探针的应用在细胞实验中，荧光探针被广泛应用于以下方面：（1）可视化细胞和细胞器：荧光染料可以用于染色体和膜的可视化，让我们更加深入地了解细胞生物学过程，例如细胞分裂、细胞凋亡、内质网功能等。

（2）实时监测活动：荧光探针可以实时监测细胞和细胞器内的活动，如细胞膜电位变化、细胞内离子浓度和转移、蛋白质磷酸化等。

（3）大规模筛选药物：荧光探针可以被用于药物筛选，它可以区分激发波长和荧光强度，因此可以针对生物分子进行高通量筛选。

（4）分类分析：基于细胞流式分析技术，荧光探针可以帮助鉴定细胞亚群和细胞状态，例如感染，自发性死亡，增殖等。

3. 荧光探针技术的优势荧光探针技术有以下优点：（1）灵敏性高：荧光探针和荧光染料可以高度灵敏地检测细胞、分子或微生物，甚至可以检测少至几个分子。

（2）特异性高：通过调节荧光探针的结构和性质，可以实现荧光探针对特定生物分子的特异性和选择性结合。

荧光染料分类荧光染料是在荧光剂的帮助下对细胞成分进行高度特异性的可视化。

可以是一种荧光蛋白、例如 GFP在基因上与感兴趣的蛋白质相关联。

接下来，新研博美的小编带大家了解一下我们公司荧光染料的分类。

一、花菁染料1、Cyanines（Cyanine dyes花菁染料）花青素（Cyanines）是在两个具有离域电荷的氮原子之间含有聚甲炔桥的分子：花青素（Cyanines）染料主要用于通过光学方法监测细胞、细胞器和囊泡中的膜电位差。

用于通过光学方法监测细胞、细胞器和囊泡中的膜电位差。

这些对电位敏感的染料在分子结构、电荷和通过膜的渗透性方面有所不同。

根据染料的不同，涉及到与膜的电位依赖性结合以及二聚体和更高聚集体的形成。

花菁染料有两种：非磺化花菁和磺化花菁。

对于许多应用，它们是可互换的，因为它们的光谱特性几乎相同。

磺化和非磺化染料均可用于标记生物分子，例如DNA和蛋白质。

染料之间的区别在于它们的溶解度：硫化染料是水溶性的，并且它们在水性环境中不使用有机助溶剂进行标记。

它们不易在水中聚集。

在某些情况下，需要使用一种类型的花菁。

非磺化花菁染料Cyanine3 NHS esterCyanine3.5 carboxylic acidCyanine5 azideCyanine5.5 hydrazideCyanine7 amineCyanine7.5 tetrazine磺化花菁染料sulfo-Cyanine3 DBCOSulfo-Cyanine3.5 alkyneSulfo-Cyanine5 NHS esterSulfo-Cyanine5.5 azideSulfo-Cyanine7 maleimideSulfo-Cyanine7.5 carboxylic acid2、ICG吲哚菁绿Indocyanine Green，ICG，吲哚菁绿CAS:3599-32-4是一种三碳菁染料，具有良好的水溶性，分子量为775，吲哚菁绿完全可以在血浆和全血液中几乎完全与血浆蛋白结合，可以保证其几乎完全留在血管中，不易向外扩散，因此被作为一种常用的血管造影剂使用。

浅谈荧光探针的性质及其应用1.荧光探针的介绍随着人们的生活水平越来越高，经济发展越来越迅速以及科学技术得到迅速的提高。

荧光探针技术在探究植物、动物、微生物、病毒等方面研究的检测方法也越来越广泛，越来越成熟，使得我们现在在实验操作过程中越来越方便。

而荧光探针技术的分子生物学研究极大的丰富了人们认识的过程和本质，并且荧光探针技术在植物病虫害日益受到重视[1]。

1.1荧光探针的研究背景根据前人在实验的过程中，发现了荧光探针技术自从在上个世纪发现以来,实现了飞速、蓬勃的发展[2]。

荧光探针常见的检测方法有分光光度法、电化学法、原子吸收光谱法、高效液相色谱法以及荧光光谱法，可以根据不同的方法可得到快速的检测结果。

随着生命科学技术的快速发展以及现在时代的进步，以有机小分子荧光探针为代表的新兴生物化学传感器在环境监测、生命科学和医药研究等领域的应用越来越广泛[3]。

1.2荧光探针的重要性近些年，荧光探针技术由于具有灵敏性高、高选择性、可视化、无辐射以及实时监测等特点，在分子生物学、生理学、临床诊断学、肿瘤学等各个领域已经得到了越来越广泛的应用，该技术已成为在生命科学研究中必不可少的技术了[4]。

相比较于传统的检测方法中，荧光探针在实验操作中具有高灵敏性、高特异荧光性、高精确性的特点。

不管是在检测速度还是在微观标记等方面都具有无可比拟的优点，并且荧光探针技术在微生物学、病理学、分子生物学、植物学、细胞免疫学等方面的应用越来越广泛，已经成为现代科学研究中的重要手段[4]。

1.3荧光探针法随着在分子生物学技术的快速发展下，荧光探针法在荧光探针中的方法有很多种，但是在生物染色剂中，有一类能够把荧光作为染料并能产生荧光的化合物称为荧光染料，也叫荧光探针，这类通常被用于细胞染色和固定组织，并且其激发波长大多处于可见光区或近紫外线区，荧光(即发射波长)多处于可见光区[5]。

利用探针化合物的光化学和光物理特征是荧光探针技术的一种，在研究某些体系的化学分子水平上、物理过程和检测某种特殊环境材料的结构及物理性质的方法[5]。

化学名词菁
菁是一种化学名词，通常指的是一类具有共轭双键的有机化合物。

菁类化合物在化学和生物学领域中具有重要的应用。

菁类化合物的共轭双键结构赋予它们特殊的光学性质，使其在可见光区域具有吸收和发射能力。

这种光学性质使得菁类化合物在染料、荧光探针、光敏材料等领域中得到广泛应用。

在生物医学领域，菁类化合物也被用作荧光染料或荧光探针，用于生物分子的标记、检测和成像。

例如，一些菁类染料被用于荧光免疫分析、细胞标记和组织成像等方面。

此外，菁类化合物还在材料科学、光电子学等领域中有着广泛的研究和应用。

它们的光学性质和电子性质使其成为制备有机光电器件、太阳能电池、荧光传感器等的重要材料。

需要注意的是，菁类化合物的具体性质和应用会因其结构和化学环境的不同而有所差异。

因此，在具体的研究和应用中，需要根据实际情况选择合适的菁类化合物。

总之，菁作为一种化学名词，指代的是一类具有共轭双键的有机化合物，具有特殊的光学性质和广泛的应用领域，包括染料、荧光探针、生物医学、材料科学等。