有机小分子探针

格式：docx
大小：26.71 KB
文档页数：4

下载文档原格式

有机小分子荧光探针的研究1

12
13
化合物12基于激基缔合物的荧光探针，加入汞离子之前两个芘分子相距很远，因此发射的是芘单体荧光，当汞离子存在时，O、N原子与其配位形成化合物13，从而拉近了两个芘分子之间的距离，且让其平行排列，最后产生二聚体荧光。
5、有机载体在荧光分子探针中的应用
• 罗丹明罗丹明及其衍生物是一种氧杂蒽类荧光
• 芘芘分子由四个苯环构成，是一种四环多
环芳香类物质，有很强的荧光，在丙酮中量子产率可达0.99，其晶体加电压可发光，最初用于电致发光研究。芘荧光基团是最有用的荧光化学敏感器之一，芘基团附近连接一氨基已被广泛采用的在选择具体的金属离子，通过控制信号光诱导电子转移
（PET）过程来选择性识别金属离子。
16R=OH 17R=H
16 -17
18
•
检测银离子:化合物16和17，加入了Ag+后，该探针
基于置换法设计的荧光探针
荧光基团
该原理是利用识别基团分别与荧光基团和被分析物结合能力的不同来实现对被分析物的检测。
识别基团和荧光基团形成络合物，当被分析物加入到该体系中时，由于识别基团与被分析物的结合能力要强于识别基团与荧光基团的结合能力，因此被测物将荧光基团置换出来，从而引起了整个体系荧光等化学参数的变化，进而为仪器或者裸眼识别，该原理常用于设计阴离子荧光探针。
示：
• A* + A A*-A ( excimer )
• A* + B A*-B ( exciplex )
激基缔合物对距离的要求更为苛刻，只有激发态分子和基态分子达到碰撞距离～3 Å时才可能形成激基缔合物，因此可以利用各种分子间作用力改变两个荧光团之间的距离，通过结合客体前后单体和激基缔合物的荧光光谱的变化来表达客体被识别的信息。由于萘、芘、葸等荧光团具有较长的激发单线态寿命，易形成激基缔合物等特点，因此常常被用于此类探针中。

化学实验知识：分子探针技术在化学生物学中的实验应用和原理探究

化学实验知识：“分子探针技术在化学生物学中的实验应用和原理探究”引言随着科学和技术的不断发展，分子探针技术成为了化学生物学领域不可或缺的实验技术。

分子探针技术是一种基于分子的可视化方法，通过特定分子的结构、形状和化学性质与其他分子相互作用来探究生物分子在细胞和组织中的结构、特性和功能。

本文将从分子探针技术的概念、分类以及在化学生物学中的应用和原理探究等方面进行详细的介绍和分析，从而使读者对分子探针技术有更深入的了解。

一、分子探针技术的概念和分类1.概念分子探针技术是一种特异性标记分子的技术，包括特定组合的化学和生物化学技术，使得探测分子可以识别、结合、报告、转移、变化或者透射目标分子，从而系统地探讨细胞和生物体内分子之间的相互作用、空间位置关系、生物学功能、控制机制和动态运动过程等。

2.分类分子探针技术按照其类型和用途可以分为： 1)荧光探针2)信号转导探针3)酶活性探针4)表面增强拉曼散射探针5)单分子探针等。

二、分子探针技术在化学生物学中的应用1.荧光探针荧光探针是一种常用的分子探针技术，通过荧光信号来标记、探测和观察生命分子在细胞和组织中的位置、构成和运动等信息。

荧光探针可以根据其发射光谱波长、荧光量子产率、化学稳定性和细胞性等特性来选择和设计适合的探针，并通过荧光显微技术、荧光共振能量转移技术、荧光光谱分析技术等手段来进行探究。

2.信号转导探针信号转导探针是一种通过特定分子与信号通路组分，并将信号转移到下游功能分子的分子探针技术。

信号转导探针通过特定的化学键或纳米颗粒的结构来与信号通路组分中相关分子进行结合和调控，并通过特定的信号转导组分进行信号转移，从而控制和调控下游生物学响应的发生和程度。

3.酶活性探针酶活性探针是一种通过特定分子与酶活性相关分子产生反应，并通过荧光、发光、吸收光谱或者其他信号来标记和测定酶活性的技术。

酶活性探针可以根据其酶底物、反应条件、酶活性稳定性、检测灵敏度和特异性等特性来选择和设计适合的探针，并通过特定的检测方法来进行测定和分析。

生物素标记探针合成

生物素标记探针合成引言：生物素标记探针是生物学研究中常用的实验工具之一，通过将生物素与待标记的分子（如蛋白质、核酸等）结合，可以实现对目标分子的检测、定位和追踪等功能。

本文将介绍生物素标记探针的合成方法及其在生命科学研究中的应用。

一、生物素标记探针的合成方法1.1 生物素的化学合成生物素是一种含有硫辛烷环的小分子有机物，可以通过化学合成的方法得到。

一种常用的合成方法是利用二巯基乙酸（DTNB）与己二酸缩合反应，得到二巯基生物素。

然后，通过脱保护反应和硫辛烷环的形成，最终得到生物素。

该方法合成的生物素纯度高，适用于大规模合成。

1.2 生物素的修饰生物素通常需要在特定位置引入修饰基团，以便与待标记的分子结合。

修饰方法有多种，常见的包括化学修饰和生物修饰两种。

化学修饰方法包括使用活化的酯化试剂将生物素与分子中的氨基、羟基等官能团连接起来，形成酯键。

这种方法简单易行，适用于多种分子的修饰。

生物修饰方法则利用生物素连接酶（biotin ligase），通过生物素连接酶与特定的肽标签结合，实现生物素的共价连接。

这种方法具有高度特异性，适用于对特定肽链进行修饰。

二、生物素标记探针的应用2.1 免疫组化免疫组化是一种常用的细胞和组织学研究方法，通过对生物样本中的目标分子进行特异性标记，实现对其在细胞或组织中的定位和表达水平的检测。

生物素标记的抗体是免疫组化实验中常用的标记物之一。

通过将生物素标记的抗体与细胞或组织样本中的目标分子结合，再利用辣根过氧化物酶-生物素-抗生素酶（HRP-biotin-avidin）体系，可实现对目标分子的高灵敏度检测。

2.2 蛋白质互作研究生物素标记探针在蛋白质互作研究中发挥着重要作用。

通过将生物素标记的蛋白质与待检测的蛋白质样本反应，再利用亲合纯化技术，如亲和层析、免疫沉淀等，可以富集目标蛋白质及其相互作用的复合物。

接着，通过质谱分析等方法，可以鉴定和分析复合物中的蛋白质成分，进而揭示蛋白质互作网络和信号通路。

常见的小分子荧光探针种类

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。

基于有机小分子传感器的生物分子检测方法研究

基于有机小分子传感器的生物分子检测方法研究一、引言生物分子检测方法的研究在科学领域中具有重要意义。

为了实现更为精确和快速的生物分析，科学家们不断探索新的技术和方法。

其中，基于有机小分子传感器的生物分子检测方法备受关注。

本文将主要讨论该方法的研究现状和前景。

二、有机小分子传感器的基本原理有机小分子传感器是一种将有机小分子作为感测元件，可与特定的生物分子相互作用并发生可测量的信号变化的探测器。

其基本原理是利用有机分子的特异性与生物分子结合，并通过适当的检测元件将结合事件转化为对应的信号输出。

三、常见的有机小分子传感器1. 荧光探针：荧光探针是利用有机荧光分子作为探测元件，通过荧光的增强或猝灭来检测生物分子。

这种传感器可以通过改变有机分子的结构或与生物分子相互作用后引起的荧光变化来实现对生物分子的高度敏感检测。

2. 导电聚合物传感器：导电聚合物传感器是利用导电聚合物与目标生物分子发生作用后其电导率的变化来进行检测的。

这种传感器可以通过导电聚合物与生物分子的结合来调控电子转移过程，进而实现对生物分子的定量测量。

3. 表面增强拉曼散射传感器：表面增强拉曼散射传感器利用有机小分子在金属表面的增强效应来实现对生物分子的检测。

通过与纳米颗粒包裹的有机小分子结合后，目标生物分子的拉曼散射信号得到大幅度增强，从而实现对其的高灵敏度检测。

四、研究现状与应用前景1. 研究现状：目前，在有机小分子传感器的研究领域，学术界和工业界都取得了一系列研究成果。

有机小分子传感器在医学生物分析、环境监测、食品安全等领域具有广泛应用前景。

例如，利用有机小分子传感器检测致病菌的存在，可以提供快速筛查和有效控制的手段，有助于提高食品安全水平。

2. 应用前景：随着科学技术不断进步，有机小分子传感器在生物分子检测领域的应用前景仍然广阔。

可以预见，未来有机小分子传感器将在医学、生物学和环境科学等领域中发挥更加重要的作用。

科学家们可以通过改进传感器结构和分子识别机制，提高其灵敏度、选择性和稳定性。

荧光团的分类

荧光团的分类荧光团是一类具有荧光性质的化合物，由于其在荧光显微镜和生物荧光实验中的广泛应用，因此被广泛研究和应用。

根据其结构和特性的不同，荧光团可以分为有机荧光团和无机荧光团两大类。

有机荧光团是由碳、氢、氧、氮等元素组成的化合物，具有良好的可溶性和可加工性。

常见的有机荧光团包括荧光染料、荧光聚合物和有机小分子荧光探针等。

荧光染料是一类具有强荧光特性的有机化合物，可以通过吸收特定波长的光并发射出长波长的荧光。

荧光染料具有丰富的结构类型和发光颜色，广泛应用于生物分析、荧光显微镜成像以及光电子器件等领域。

荧光聚合物是将荧光团引入到聚合物链中而形成的材料。

荧光聚合物具有优异的光学性能和机械性能，可以应用于有机发光二极管（OLED）、荧光传感器等器件中。

有机小分子荧光探针是一类能够与生物分子相互作用并产生荧光信号的有机分子。

这些荧光探针可以用于检测生物分子的存在和浓度，如氨基酸、蛋白质、核酸等。

有机小分子荧光探针具有结构多样性和荧光发射波长可调性等特点。

无机荧光团主要是指由金属离子或半导体材料组成的荧光材料。

这类荧光团具有优异的光学性能和稳定性，常用于荧光显微镜成像和荧光标记等应用中。

金属离子荧光团是由金属离子与配体相结合而形成的荧光材料。

常见的金属离子荧光团包括铑离子、铱离子、钌离子等。

这些金属离子荧光团具有发光效率高、发光寿命长等特点，被广泛应用于生物成像、荧光传感器等领域。

半导体荧光团是由半导体材料中的缺陷能级引起的荧光性质。

常见的半导体荧光团包括氧化锌、硫化镉等。

这些半导体荧光团具有发光效率高、发光波长可调性等特点，被广泛应用于发光二极管、激光器等器件中。

荧光团是一类具有荧光性质的化合物，根据其结构和特性的不同，可以分为有机荧光团和无机荧光团两大类。

有机荧光团包括荧光染料、荧光聚合物和有机小分子荧光探针等，而无机荧光团主要包括金属离子荧光团和半导体荧光团。

这些荧光团在生物成像、荧光传感器、光电子器件等领域具有广泛的应用前景，为科学研究和技术发展带来了很大的便利。

小分子荧光探针简介-肖康

励勤志奋明求德实
小分子荧光探针简介（一）
肖康
1
目录
一、发光原理及发光类型二、常见的几种荧光机制三、小分子荧光探针案例
2
一、发光原理及发光类型
3
一、什么是荧光及发光原理
一、发光 (Luminescence)
荧光 (Fluorescence) 磷光 (Phosphorescence) 化学发光 (chemiluminescence)
Excited
2、双光子发光
吸收两个光子，发射一个光子；激发光波长大于发射光波长；反Stokes定律，蓝移。
Ground
单光子
3、上转换发光
掺杂稀土离子的化合物中；稀土金属独特光学性质；反Stokes定律，蓝移。
双光子
上转换
5
双光子荧光探针（Two-photon）
昂贵的飞秒脉冲激光器
1、荧光一种光致发光的冷光现象。经入射光照射，外层电子从基态跃迁到激发态，当恢复到基态时能量已光能形式释放，成为荧光。荧光寿命≤10-8s。 2、磷光一种缓慢的光致发光的冷光现象。磷光寿命≥10-8s。
3、化学发光
4
一、什么是荧光及发光原理
1、单光子发光
最常见的发光方式；吸收一个光子，发射一个光子；符合Stokes位移定律，红移；激发光波长小于发射光波长。
aa
双光子荧光团
双光子：λex = 750 nm, band at 540 nm
c
d b
λex = 405 nm, λem = 540 nm 体外分析数据采用单光子测试
10
上转换发光材料（UCNPs）
迄今为止，上转换发光都发生在掺杂稀土离子的化合物中

化学分子探针在生命科学中的应用

化学分子探针在生命科学中的应用在生命科学中，化学分子探针已成为一种独特而重要的工具，可以探测生物分子的结构与功能。

它们的应用广泛，包括分析分子的相互作用、了解细胞或生物体的内部结构和功能，以及诊断疾病等。

本文将详细介绍化学分子探针在生命科学中的应用及其最新研究进展。

一、化学分子探针概述化学分子探针是指具有某些特定生物化学组成或生理功能的化合物，它们可用于在细胞、组织和生物体等各种层次上标记和探测特定生物分子。

化学分子探针通常包括有机分子、生物分子或金属离子等物质，通常具有发光、吸收或荧光等性质，可以用来直接或间接检测生物分子的存在和活动。

化学分子探针可以通过结构修饰和/或功能修饰进行设计，因此可以实现在生理条件下稳定的亚细胞水平探测。

此外，化学分子探针还可以用于研究生物分子的交互和活动，例如蛋白质的折叠、传导、降解等。

因此，化学分子探针已成为生物学、生物医学、制药等领域的重要探测工具。

二、分子探针的种类和应用化学分子探针主要分为几类：小分子荧光探针、荧光蛋白、单克隆抗体、金属配合物、原子力显微镜等。

这些区分方式基于其特定结构、种类、功能、性质和探测策略。

下面将分别介绍几种常见的分子探针。

1. 小分子荧光探针小分子荧光探针是指一些具有天然或合成生物亲和性的荧光化合物，包括类似荧光素、罗丹明等的化合物。

这些化合物可以通过精心设计和合成来专门标记一些生物分子，例如活性中心、蛋白质配体结合位点或核酸序列。

除荧光外，这些小分子荧光探针通常也包括其他引物（如化学传感器，具有特定的颜色或表面形态）来显示诊断的信息。

小分子荧光探针广泛应用于生化用量化分析、分子细胞生物学、分子生物学、神经科学等领域。

这些探针对于发现和鉴定信号分子的积累、定位和功能鉴别无疑是有力工具。

2. 荧光蛋白荧光蛋白是指一类天然存在于许多生物体中的蛋白质，它们可以发出特定波长和强度的可逆发光。

荧光蛋白主要由环状的蛋白质组成，其中一部分氨基酸会在外部脱去水分，形成具有高度交互口袋的三维折叠构型，蛋白质会在外界影响下发生构象变化，导致释放荧光。

一种检测巯基的近红外有机小分子探针、其制备方法及应用[发明专利]

专利名称：一种检测巯基的近红外有机小分子探针、其制备方法及应用
专利类型：发明专利
发明人：罗稳,李景华,丁旭,房茹,赵永梅,赵凯
申请号：CN202010315888.3
申请日：20200421
公开号：CN111349069A
公开日：
20200630
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种检测巯基的近红外有机小分子探针、其制备方法及应用，属于化学分析技术领域。

所述有机小分子探针的化学结构如式（I）表示：（I）其制备方法如下：将2‑氯‑1‑(2,4‑二羟基苯基)乙酮、6‑(二甲基氨基)‑2‑萘醛和有机溶剂混合，然后滴入碱溶液，室温反应后，浓缩有机相，用酸中和，得到中间体。

中间体与2，4‑二硝基苯磺酰氯在有机溶剂中反应后，分离提纯得到产物。

本发明制备方法简单易行，所得到的小分子探针可实现巯基的紫外和荧光双响应，检测细胞内的巯基物质。

具有灵敏度高、响应快速、特异性高等诸多优点，而且可以用于活体成像，在化工、环境、生物医药等领域具有广阔的应用前景。

申请人：河南大学
地址：475001 河南省开封市明伦街85号
国籍：CN
代理机构：郑州联科专利事务所(普通合伙)
代理人：张丽
更多信息请下载全文后查看。

有机小分子荧光探针与材料

有机小分子荧光探针与材料
有机小分子荧光探针是一种能够产生荧光信号的有机分子，通常用于生物分子的检测和成像。

它们具有高灵敏度、高选择性、低毒性和易于合成等优点，因此在生物医学、环境监测和材料科学等领域得到了广泛的应用。

有机小分子荧光探针的设计和合成通常基于荧光团和识别基团的结合。

荧光团是产生荧光信号的部分，通常是含有共轭双键的芳香族化合物。

识别基团是能够与目标分子特异性结合的部分，可以是氨基酸、核苷酸、糖类、生物碱等。

有机小分子荧光探针的应用非常广泛。

在生物医学领域，它们可以用于检测蛋白质、核酸、细胞、细胞器等生物分子，以及监测生物体内的代谢过程和药物代谢等。

在环境监测领域，它们可以用于检测水中的重金属离子、有毒有害物质等。

在材料科学领域，它们可以用于检测材料的表面性质、分子结构等。

近年来，随着材料科学的发展，有机小分子荧光探针也被广泛应用于材料的研究中。

例如，利用荧光探针可以研究材料的光吸收、荧光发射、能量转移等性质，以及材料表面的化学反应等。

此外，荧光探针还可以用于制备荧光材料，如荧光染料、荧光纳米材料等。

总之，有机小分子荧光探针是一种非常有用的工具，在生物医学、环境监测和材料科学等领域都有广泛的应用前景。

随着材料科学的不断发展，荧光探针在材料研究中的应用也将不断拓展和深化。

有机小分子的合成和表征

有机小分子的合成和表征有机化学是化学的重要分支，主要研究碳、氢、氧、氮、硫等无机元素组成的有机物质。

有机小分子是指分子量较小的有机化合物，通常分子量在500以内。

有机小分子在生命体系中发挥着重要的作用，例如巴比妥酸、胆固醇、丝氨酸等，都是有机小分子。

本文将介绍有机小分子的合成和表征。

一、有机小分子的合成有机小分子的合成是有机化学的重要研究领域。

合成有机小分子的方法很多，例如加成反应、消除反应、置换反应、重排反应等。

本文将以三种典型的有机小分子合成方法为例进行介绍。

1. 加成反应加成反应是指两个或多个分子中的不同官能团直接结合形成新的官能团的反应。

这种反应常用于合成含双键或含三键的化合物。

例如，硫酸加成丁烯可以得到丁二醇：CH3CH=CHCH3 + H2SO4 → CH3CH(OH)CH2CH32. 消除反应消除反应是指一个分子中两个或多个基团之间的相互作用，导致它们之间的键被断裂，同时形成一个或多个新分子的反应。

这种反应常用于合成环状化合物。

例如，甲苯通过脱水缩合反应可以得到苯环：C6H5CH3 → C6H5C6H5 + H2O3. 置换反应置换反应是指在化合物中，两个分子之间的化学键被打破，一个原子或官能团离开一个分子，附加到另一个分子上，使化合物中某些原子或官能团的位置发生变化的反应。

例如，氨基化反应可以将卤素置换为胺基：Cl-CH2-CH3 + NH3 → NH2-CH2-CH3 + HCl二、有机小分子的表征表征是对合成的化合物进行物理、化学性质的分析和鉴定。

表征的方法包括一系列化学和物理技术。

本文将介绍三种常用的有机小分子表征方法。

1. 红外光谱分析红外光谱是分子振动、转动能级差分吸收产生的吸收谱，可用于检测化合物的官能团。

如：峰在波数1700 cm-1的C=O拉伸振动峰，为酰基官能团的存在的标志；波数在1100-1000 cm-1的C-O拉伸振动峰为醇的存在的标志。

红外光谱分析成为有机化学中最重要的表征手段之一。

新型有机小分子在生化荧光探针中的应用

新型有机小分子在生化荧光探针中的应用有机小分子是广泛应用于各种生物领域的一种化学物质，具有一定的生物活性和分子识别能力。

在生化荧光探针中，有机小分子可以作为荧光染料，与生物分子结合形成复合物，发挥荧光作用，从而完成生物分子的检测和定量分析。

新型有机小分子作为荧光探针在生物学、医学等领域的应用越来越广泛。

一、有机小分子在生化荧光探针中的优势1. 可控性好有机小分子的结构可以通过化学合成进行精细调控，具有较强的可控性。

通过调整有机小分子的化学结构和配位基团，可以使其与特定的生物分子发生选择性、高亲和力的相互作用。

2. 易于标记与蛋白质、核酸等大分子相比，有机小分子具有相对较小的分子量，因此易于标记。

将有机小分子与荧光基团结合后，可以通过荧光显微镜等手段直接观察其与生物分子的相互作用。

3. 光学性质优异有机小分子的光学性质在一定程度上决定了其作为荧光探针的使用效果。

一些新型有机小分子具有较高的荧光量子产率、良好的荧光稳定性和响应速度，可以用于高灵敏度、高选择性的生物分子检测。

二、新型有机小分子的应用前景1. 荧光探针新型有机小分子作为荧光探针，在生物分子的检测和定量分析上具有广泛的应用前景。

例如，近年来研究人员发现了一类新型的有机小分子，称为悠闲蓝（leisure blue），具有发射波长可调、荧光强度高、环境敏感等特点。

悠闲蓝可以用于活细胞荧光成像和标记蛋白质等生物分子，具有广泛的应用前景。

2. 生化传感器新型有机小分子还可以作为生化传感器应用于生物分子的检测等领域。

例如，近年来研究人员合成了一种新型的生化传感器，称为BTXB，可以检测细胞内钙离子浓度。

BTXB是一种由氮、硫、硒构成的有机小分子，具有高灵敏度、高选择性和长时间稳定性的特点，可以用于生物医学研究和药物开发。

三、新型有机小分子的合成方法要合成具有一定生物活性和分子识别能力的有机小分子，需要进行精细的化学合成。

近年来，研究人员提出了一系列新型有机小分子的合成方法，以满足生化荧光探针等需要。

小分子探针的设计与应用

小分子探针的设计与应用小分子探针指的是体积较小、可以与目标分子相互作用并在其表面结合的化学分子。

具有这些特点的小分子能够被广泛应用于生物学、工程学、材料科学等领域中的分子识别、分子检测、药物设计等方面。

如何设计小分子探针？首先，小分子探针的设计需要考虑其与目标分子的亲和力和特异性。

亲和力是指小分子与目标分子相互作用的强度。

特异性是指小分子仅针对目标分子而不对其他分子进行结合。

在设计小分子探针时，可以通过计算机辅助设计、高通量筛选和化学修饰等方法来提高其亲和力和特异性。

其次，小分子探针的表面结构也是设计过程中必须考虑的因素。

表面结构的不同会影响小分子探针与目标分子的结合情况和稳定性。

一些靶向性小分子通过表面修饰使其表面呈现出与目标分子结构相似的空间形式，从而实现选择性结合，这些表面结构的设计需要与预期的目标结构相匹配。

最后，小分子探针的稳定性也是考虑的重要因素。

小分子探针的应用场景往往需要在复杂环境中进行，例如生物体内环境或水体环境，因此需要考虑探针的稳定性和耐受性。

小分子探针的应用小分子探针的应用广泛，以下列举几个具有代表性的应用案例。

1. 生物医学领域小分子探针在药物设计和分子诊断方面具有很强的应用潜力。

例如，利用小分子探针作为药物可以提高药物的特异性和变性。

同时，通过小分子探针可以实现对生物分子的准确检测和分析，例如酶、蛋白质、DNA等分子诊断中的生物标记物。

2. 工程材料领域小分子探针在工程材料方面也具有广泛的应用。

例如，可利用小分子探针通过水相油包复合结构制备包含具有高亲水性或低亲水性材料的自组装微胶囊。

这种材料特点可以用于制造防水材料、医疗用途、生物传感器等领域。

3. 环境监测领域利用小分子探针可以实现对环境中各种污染物的高效检测。

例如，很多有机污染物在环境中浓度极低，但它们具有较高的毒性和环境风险。

如果检测方法不敏感或准确，就会导致未能及时发现污染，造成环境污染的严重后果。

综上，小分子探针在生物医学、工程材料、环境监测等领域的应用广泛，其独特的特性使其成为化学科学领域中的重要研究方向之一。

有机小分子的荧光探针设计与应用论文素材

有机小分子的荧光探针设计与应用论文素材一、引言有机小分子作为一类重要的化学物质，在荧光探针设计与应用领域具有广泛的应用潜力。

本论文旨在探讨有机小分子荧光探针的设计原理与应用案例。

二、有机小分子荧光探针设计原理1. 荧光基团选择有机小分子荧光探针的设计首先需要选择适合的荧光基团。

荧光基团应具备强荧光信号和良好的荧光性能，如荧光寿命长、荧光发射波长可调等。

2. 结构优化为了提高荧光探针的性能，可以通过在荧光基团上引入特定的官能团，进一步调控其荧光性质。

例如，引入供体-受体结构，增强荧光基团的电子转移效率，从而提高荧光强度和稳定性。

3. 溶剂效应考虑溶剂对荧光探针的荧光性能有明显影响。

因此，在设计荧光探针时需要考虑溶剂效应，选择适合的溶剂或构造具有溶剂敏感性的探针，以实现对目标物的响应。

三、有机小分子荧光探针的应用案例1. 生物医学应用有机小分子荧光探针在生物医学领域具有广泛的应用前景。

例如，利用有机小分子荧光探针可以实现对特定生物标志物的高灵敏度检测，用于疾病诊断和治疗过程的监测。

2. 环境监测有机小分子荧光探针也可以应用于环境监测中，对水质、空气等污染物进行快速、准确的检测。

通过设计合理的有机小分子荧光探针，可以实现对特定污染物的高选择性和灵敏度检测。

3. 安全防范有机小分子荧光探针还可用于安全防范领域，如炸药检测、毒物检测等。

通过设计灵敏度高、快速响应的有机小分子荧光探针，可以实现对危险物质的及时检测和预警。

四、结论有机小分子荧光探针的设计与应用在各个领域具有重要的价值和意义。

通过设计合理的荧光基团和优化分子结构，可以实现对目标物的高灵敏度、高选择性的检测。

未来，有机小分子荧光探针在生物医学、环境监测和安全防范等领域仍然有很大的发展潜力。

参考文献：[1] Smith A. Organic small molecule fluorescence probes: the past and the future[J]. Annual Review of Analytical Chemistry, 2015, 8: 81-96.[2] Kim H M, Cho B R. Small-molecule fluorescent probes for live-cell imaging[J]. Journal of the American Chemical Society, 2013, 135(32): 9929-9936.[3] Zhang X, Yapici N B, Gjyrezi A, et al. Design rules for organic small molecule fluorescence in the near-infrared spectral range[J]. Chemical Society Reviews, 2017, 46(11): 2900-2942.。

小分子探针的研究及其在化学中的应用

小分子探针的研究及其在化学中的应用小分子探针是指那些用作识别和检测化学物质的分子，通常具有高度选择性和敏感性。

由于其具有广泛的应用性和特殊的研究价值，小分子探针在各种领域如化学、生物医学和环境监测中得到了广泛的研究和应用。

一、小分子探针的种类及其特点小分子探针的种类包括有机分子、纳米颗粒和聚合物等，它们的特点各有不同。

有机小分子非常适合于对生物大分子如核酸、蛋白质和细胞进行标记和检测。

纳米颗粒因其特殊的光学和磁性性质被广泛应用于生物医学和材料科学中。

聚合物对化学物质的识别和检测具有较高的选择性和灵敏度，因此在环境监测和安全检测方面应用广泛。

二、小分子探针在化学领域中的应用小分子探针在化学领域中的应用十分广泛。

例如，用作化学传感器的小分子探针可以对化学物质进行快速、高效的检测，可以在制药、化妆品和食品等行业中得到广泛应用。

另外，小分子探针也被用作荧光标记剂、反应催化剂和气体分析剂等，为化学领域带来了许多重大的突破和进步。

三、小分子探针在生物医学领域中的应用小分子探针在生物医学研究和临床诊断中也发挥着重要作用。

例如，使用荧光小分子探针可以对生物大分子如核酸和蛋白质进行标记和检测；使用磁性小分子探针可以进行磁共振成像；使用放射性小分子探针可以进行正电子发射断层扫描等，这些方法已成为生物医学领域的重要研究工具和诊断手段。

四、小分子探针在环境监测领域中的应用小分子探针在环境监测和安全检测中也得到了广泛应用。

例如，使用有机小分子探针可以对水中的污染物进行检测和分析；使用纳米颗粒可以对空气中的有害气体进行检测和监测；使用聚合物可以对土壤中的重金属进行检测和分析等，小分子探针为环境保护和安全生产提供了重要的技术支持。

综上所述，小分子探针作为一种新型的化学研究工具和技术手段，在各个领域都发挥了重要作用。

随着科学技术的不断进步和研究的不断深入，小分子探针在各个领域的研究和应用将会变得越来越广泛和重要。

席夫碱型有机小分子荧光探针的制备与表征——推荐一个综合化学实验

No. 2
doi: 10.3866/PKU.DXHX201906008
71
可以促进学生对化学知识体系的融会贯通，更能激发学生学习化学的积极性。这些知识的掌握和实践，也为本科毕业生在相关领域的深造和就业打下良好的基础。
本实验包括席夫碱有机配体的设计合成，红外光谱、核磁共振波谱和质谱等常用表征手段的应用，以及荧光性质的研究等内容。
Department of Chemistry, School of Chemistry and Biological Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, P. R. China.
Abstract: In this paper, a new experiment named “synthesis and characterization of a fluorescent molecule based on Schiff-base” is introduced. It contains the synthesis and characterization of organic compounds, the determination of fluorescence, and the detection of metal ions. This experiment is helpful for students to better understand inorganic chemistry, organic chemistry and analytical chemistry. Moreover, it gives students an opportunity to know the study of organic fluorescent probes. This will stimulate students’ interest in scientific research and cultivate their research ability. Thus, this experiment can be introduced to senior undergraduates.

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

有机小分子探针黄美英 2014010714摘要细胞内生物活性化合物在细胞内作用靶点的确定是化学生物学和药物开发中的关键问题之一。

作为功能蛋白质组学中的一项重要技术, 小分子探针在确定生物活性化合物细胞内作用靶点的研究中扮演着举足轻重的角色。

PH值在生理及病理过程如受体介导的信号传导、酶活性、细胞生长和凋亡、离子运输和稳态调节、钙含量调节、细胞内吞作用、趋化作用、细胞粘附和肿瘤生长等过程中起到非常重要的作用。

本文介绍了几种小分子探针原理，技术和方法，并通过列举近年来该技术应用的成功示例进一步阐明小分子生物活性探针技术的应用原理和重要性。

关键词生物活性化合物；小分子探针；PH值；DNA探针技术一绪论荧光探针是化学传感技术领域在上个世纪八十年代的一项重大发现，目前己有愈来愈多的荧光探针应用于分子水平上进行实时检测。

荧光检测技术由于灵敏度高，操作简便，可视性强，且对细胞、生物体的损伤小，成为了用于临床分析、环境监测、生物分析及生命科学等领域不可缺少的检测工具[1]。

分子荧光探针的检测对象包括各种离子、小分子、自由基、多肽、酶，甚至还包括温度、极性、粘度等。

人们可以使用荧光显微镜、荧光光谱仪、流式细胞仪、荧光活体成像系统等仪器获取荧光探针检测的相关信息，借助荧光成像技术我们能够实时检测活细胞内分子或离子的浓度以及生物大分子结构的变化过程，也可以获得关于生物组织生理代谢过程的相关信息，还可以实现生物活体的荧光成像[2]。

另一方面研究者们能够根据需要设计合成出满足“特定要求”的探针分子，基于此，荧光探针和荧光检测技术在生命科学的发展中起到举足轻重的作用[3]。

通常一个光探针分子由荧光团（Fluorophore）和识别基团（Receptor）通过连接臂（Spacer）以共价键方式连接，荧光团作为信号转换器将识别行为转化为光信号，可以通过荧光的增强或淬灭乃至光谱位移的变化对分析物进行识别。

荧光探针分子具有非常大的可塑性和应用潜力，通过对有机分子结构进行巧妙设计和改造，就能够设计合成出满足各种需要的荧光探针。

按照光化学反应原理，荧光传感器主要可以分为以下几类：光诱导电子转移(photoinduced electron transfer，PET)，分子内电荷转移(internal charge transfer, ICT)，扭转分子内共轭电荷转移（twisted intramolecular charge transfer, TICT），分子内单体-激基缔合物(monomer/excimer)，金属-配合体电荷转移(metal-to-ligand charge transfer, MLCT)，光诱导荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer, FRET)，激发态分子内质子转移(excited state intramolecular proton transfer, ESIPT)，聚集诱导发光（aggregation-induced emission, AIE），C=N 异构化（C=N isomerization）。

荧光探针因其具有体积小、成本低、无需预处理、不受外界电磁场影响等优良特性可以广泛应用于临床分析、环境监测、生物分析及生命科学等领域，成为当前一个重要的研究热点。

寻找灵敏度高、选择性好、对光稳定、高量子产率、具有新的传感机理、具有长波发射、优良水溶性以及生物相容性等特性的分子探针，对于光化学传感器的研制是非常必要的。

氢离子是自然界中分布最广泛的阳离子，化学反应的进行或完成，细胞和细胞器的许多重要生理过程都与p H值密切相关。

人体细胞内 p H 值在细胞、酶和组织的许多重要生理及病理过程中起着关键性的作用，例如，细胞的增殖和凋亡、细胞内吞作用、离子运输和动态平衡、多药抗药性、肌肉收缩等。

p H异常会引起细胞功能紊乱，还会导致癌症、阿尔海默病等疾病。

p H的变化还会通过间隙连接和信号通路的变影响到突触传递、神经元兴奋性和细胞间耦合等神经系统活动[4]。

细胞中的p H 可划分为两个范围，即酸性细胞器(内涵体、溶酶体)的p H 范围 4.5 ~ 6.0，细胞质 6.8 ~ 7.4[5]。

癌细胞活性在p H值 6.85 ~ 6.95 时最强，而且也必须在酸性条件下，才能进行转移，所以酸性体质是产生癌症的主要原因，同时它会使人体免疫细胞的功能下降而不足以对抗癌细胞。

因此，p H的检测对生物学和医学研究具有重要意义。

一些有机化合物随p H 值变化时的吸收和发射性能可用来指示被测体系中酸碱性的改变，这种基于光学信号变化而建立的p H值测定方法可弥补传统玻璃电极所存在的电化学干扰和机械损伤等缺陷。

荧光探针是建立在分子识别和荧光技术两者有机结合的基础上，通过特定的受体结合目标，实现分子的识别，并随之通过相应的荧光信号传导机制将这种分子结合信息转换为易于检测的荧光信号，从而实现在单分子水平上的原位实时检测方法[6]。

荧光法测定p H值具有高灵敏度、高选择性、操作简单、响应快速、高信噪比以及大多数情况下对细胞无损伤等特点[7]。

利用各种荧光参（如发射波长、荧光强度、荧光寿命等）的变化来精确测量细胞内p H 值，不仅便于荧光显微学研究，而且可实时检测细胞内外p H 值的动态分布和区域变化，进一步与显微荧光成像、近场光学技术等结合，对原位检测生命体内的微小体系中的氢离子浓度及其变化非常有效，能够为研究小至单个细胞器的生理学和病理学过程提供关键信息，对于理解细胞内许多生理功能的规则机制有着重要的作用[8]。

另外，氢离子荧光探针对环境监测和工农业生产等领域的p H 值监控也很有意义。

汞是一种易挥发的元素,可以在大气层以及土壤、海洋等中聚集,汞元素/汞离子一旦进海洋,细菌可将无机汞转化为有机汞(如甲基汞) ,并不断的在海洋中的生物体内累积,尤其是可食用的鱼类体内累积,最后经食物链被人类吸收[9]。

甲基汞会毒害神经,可导致感知、行为紊乱和神经损伤,对机体造成以神经毒性和肾脏毒性为主的多系统损害从而对人类健康构成巨大威胁[10]。

当前,常见的汞元素检测手段主要是原子吸收/发射光谱法、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体-质谱、核磁共振、比色法(如传统的双硫腙法)、电化学方法(如阳极溶出伏安法、氧化还原电位法等)。

但这些分析手段在实际应用中既昂贵又繁琐,且常常需要特殊的实验仪器。

因此,高效、廉价、简捷的汞检测手段成为重要的研究课题。

在各种离子/分子的检测方法中,荧光探针检测法由于具有便捷性好,选择性、灵敏度高,无需参比,不受电磁场的影响,易于通过光纤实现对化学和生命体系中的分析对象进行远程、实时、在线自动监测而极为引人注目[11]。

近年来汞离子荧光探针正是在上述背景下产生的。

荧光探针是超分子科学中最为引人入胜的领域之一,它的基本设计思路是在荧光染料母体(荧光团)上引入受体单元(识别基团) ,金属离子与受体单元相结合或发生化学反应,并最终影响荧光团的光物理性质,通过荧光的变化如荧光强度的变化、荧光光谱的移动、荧光寿命的变化尤其是荧光强度的变化,直观地体现金属离子的存在。

基于各种光物理和光化学过程[12-16]如光诱导电子转移( PET)、分子内电荷转移( ICT o r MCT)、激发态分子内质子转移( ESIPT)、荧光共振能量转移( FRE T)、激基缔合物( Monomer or Ex cimer)的形成和消失等,荧光探针能将这种分子结合信息转换成易检测的荧光信号,而且可在单分子水平上实现原位、实时检测。

荧光分子探针的主要应用领域是生物、医学和环境监测,所以在水溶液中的识别才具有潜在的广泛应用价值。

另外,许多探针分子的荧光性质会受质子的影响,在水溶液中可以通过缓冲液控制稳定的pH值,使识别研究的结果更可靠。

由于水分子对金属离子较强的水合作用以及水分子对探针分子识别基团较强的结合,使水溶液中的金属离子识别比有机溶剂中的具有更大的难度。

DNA在生物的生长、发育和繁殖等正常生命活动及突变、癌变等异常生命活动中起着非常重要的作用。

定量测定是研究的基础,分子的定量分析、特异识别对基因组学、病毒学、分子生物学等相关学科的发展具有十分重要的意义。

的定量测定是研究的基础,发展灵敏度较高的检测方法变得尤为重要。

测定的方法中以分子光谱法居多,目前常用的有紫外可见分光光度法、荧光光度法以及共振瑞利散射法等。

荧光光谱法具有选择性好和灵敏度高等优点,由于核酸的内源荧光很弱,因而不能利用荧光技术直接测定核酸的结构和性质,所以采用荧光法研究和测定核酸时,必须引入荧光探针。

利用核酸对小分子荧光探针的荧光变化来研究小分子和的相互作用或进行核酸的定量分析,方法简单且应用较广。

同时,许多分子能与发生相互作用,研究小分子与的作用机理,一方面,靶向化合物成为很重要的核酸探针选择对象;另一方面临床上使用的许多抗癌药物都以为作用靶点,通过与癌细胞发生相互作用破坏其结构,进而影响基因调控与表达功能,表现出抗癌活性;一些致癌物也能与形成加合物,这种加合物也是可能癌变的预警标志物,小分子与的相互作用的研究不仅有利于探索和开发新的核酸探针,而且有助于从分子水平上了解抗癌药物的作用机理,阐明有毒物的致癌、致畸的分子生物学机理,为临床上设计更为有效的抗癌药物提供理论指导。

过渡金属络合物荧光探针过渡金属离子为钌(Ⅱ)、铹(Ⅲ)、锇(Ⅱ)、铂(Ⅱ)、锰(Ⅱ)、锌(Ⅱ)、铜(Ⅰ)、铁(Ⅱ)、钴(Ⅲ)以及钒(Ⅱ),它们易与具有π空轨道的配位体形成含有反馈键的络合物,即中心离子与配位体之间的电子相互转移而形成π键的络合物,可以作为核酸荧光探针。

桑色素也可以和过渡金属组成配合物作为荧光探针来测定核酸。

一些贵金属络离子可作为探针。

核酸分子“光开关”是指其水溶液在室温条件下无荧光现象,当加入双链后产生很强荧光的类钌络合物。

通过嵌入方式键合到或的过渡金属络合物,也称为金属嵌入剂。

DNA与探针分子或离子的作用方式许多小分子能与发生相互作用,通过各种模式的作用机理影响到基因的调控和表达,因此研究有机小分子与的相互作用很有实际意义,小分子与核酸结合的部位是核酸的碱基、磷酸骨架和戊糖环部分。

分子中平行堆积的碱基、聚合的阴离子磷酸骨架和两条核苷酸链螺旋形成的大沟和小沟构成了有机小分子与相互结合的位点作用的方式主要有共价结合、剪切作用、长距组装及非共价结合等四种类型另外还有氢键、范德华力、疏水作用等弱相互作用。

绝大多数的有机小分子与的作用形式为非共价结合它又包括静电作用、嵌入结合和沟面结合而且通常不是一种力的单独作用而是多种作用力的协同作用。

近期研究表明小分子与相互作用形式还有“半嵌插结合”由于超分子化学的发展,分子与核酸还涉及到长距组装。