分子探针简介ppt课件

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荧光探针 ppt课件

实验结论
RA荧光探针有如下优点：
①
灵敏度高、选择性好
②
其荧光发射波长在可见区，用在细胞中可避免细胞自身荧光和背景散射的影响。
③
激发波长所需的能量较低,避免了高能量的激发波长对细胞造成的潜在伤害
。
④
在水溶液中检测Cu2+的有效pH范围宽。
欢
迎提
问
Thyoaunk
End
0 1
研究背景
检测原理
0 2
0 3
实验部分
实验结论
0
4
研究背景
Cu2 +
Cu2 + 生物体中基本的微量元素一; 生物体内过量摄入的铜也会产生毒性; 采用荧光探针的方法检测铜离子，尤其是跟踪其在化学反应和生命活动中的作用过程具有重要的意义．
检测原理
背景知识---荧光探针
• 典型的荧光探针由识别基团(受体)，荧光团和连接二者的连接基团所组成。受体和底物结合后,导致受体分子光物理性质的变化,具体表现为荧光团部分发生突光猝灭或增强。
实验部分
二、溶剂体系对RA和Cu2+反应的影响
可见，纯水或在纯乙腈中，Cu2+和探针RA之间相互作用不明显，体系的荧光强度很弱。当CH3CN/H2O的体积比在1B9~9B1之间时，探针RA可对Cu2+ 进行很好地识别。其中，CH3CN/H2O 的体积比为1：1时，荧光强度已接近最大；再增加乙腈的含量，虽然体系的荧光强度未降低，但增加有机试剂的用量对环境和生物体系的测试均不利，因此选择V(CH3CN) /V(H2O)=1： 1进行测试。
Cu2+浓度逐渐增大，RA的荧光强度大幅度增加，最大发射波长由565 nm红移到571 nm，也证明了探针分子发生了开环，形成了共轭体系较大的荧光体系。

核酸分子探针

2.3X10-3
1.2X10-3 2.3X10-4 400 800
300000
Binding
Ligation
200400 600 800
Time (Second)
NTFS (Nucleotide Fragment Sense)平台技术实时监测核酸的连接过程该平台还被用于核酸磷酸化过程监测，NAD等的高灵敏检测
利用E.Coli DNA连接酶具有对NAD的高度依赖性，检测NAD+
Z. Tang, K. Wang* et al. Anal. Chem., 2011, 83, 2505
基于DNA聚合酶的链置换聚合反应用于DNA的高灵敏检测
Q. Guo, X. Yang, K. Wang, et al. Nucleic Acids Res. 2009, 37, e20.
Q. Wang, X. Yang*, K. Wang*, et al. Anal. Chem. 2014, 86, 6572−6579
溶菌酶aptamer
将aptamer序列嵌入到分子信标的互补链，与目标识别时发生竞争反应，可以引起构型变化，分子信标恢复发夹结构，释放信号。
5x10
Fluorescence Intensity (CPS)
分子信标的工作原理：
E: FRET效率 R: 荧光给体与受体之间的距离
无靶标存在下，茎环结构使得荧光基团和淬灭基团相互靠近，发生 FRET，荧光淬灭。加入靶序列后，分子信标环部与之互补配对形成刚性并且更稳定的双链杂交体，使荧光基团和淬灭基团距离增大，阻止FRET发生，荧光恢复。
K. Wang, W. Tan, et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 856

《分子成像探针》PPT课件

基因表达 DNA序列
基因水平变化
酶受体抗体
糖代谢氨基酸磷脂
代谢变化
细胞形态
肿块结构肿块形成
蛋白质改变
细胞水平变化
淋巴结转移
PET
18F-FHBG 18F-OND 18F-FLT
PET
PET
18F-FES 11C- PD153035
18F-FDG 11C-MET 11C-胆碱
18F-FMISO
10 -9 ng/mL
微量
常量

10-6 mg/mL
临床化学分析
10 -3
10-0
mg/mL
g/L
免疫分析
Therapeutic Drugs
Thyroid Hormone
Fertility Hormone
Allergy Cancer Markers Infectious Disease Vitamins Serum Proteins
编辑ppt
3
2个特征
对于疾病密切相关的靶分子具有高度亲和力和靶向特异性
可供影像学设备在活体内进行示踪
编辑ppt
4
（二）常见类型
按照探针与靶点结合的原理，分为靶向性分子探针和非靶向性分子探针
根据不同成像技术要求，分为光学分子探针、放射性核素分子成像探针、磁共振分子成像探针、超声分子成像探针
分子探针与成像靶点结合的基础
受体与配体的分子识别抗原—抗体特异性分子识别酶与底物的分子识别特异蛋白之间的分子识别核苷酸链之间的分子识别蛋自质与核酸分子的分子识别
编辑ppt
11
一、概述二、分子探针与成像靶点结合的基础三、亲和组件的高通量筛选四、常见的分子成像探针

荧光探针的应用与进展PPT课件

Analytical Chemistry（Anal. Chem., 2016, 88,1821-1826）
荧光探针的应用进展
Analytical Chemistry（Anal. Chem., 2016, 88,1821-1826）
荧光探针的应用进展
结论利用所合成制备的两种不同的Polymer-Py/γ-CD主客体复合物，实现了对四种不同蛋白样品的特异性识别检测。不同的聚合物链与不同的蛋白的结合常数不同，因而所构建的聚合物基质荧光探针对蛋白具有良好的选择性。而通过调节聚合物链的长度，还可进一步调节蛋白识别检测的灵敏度和选择性。这个方法不但制备简单、普适性强，而且具有较高的荧光检测灵敏度和较强的蛋白识别选择性，为构建新型聚合物基质的主客体复合物荧光探针的制备及蛋白识别分析提供了新的研究思路。
Analytical Chemistry（Anal. Chem., 2016, 88,1821-1826）
荧光探针的应用进展
Simultaneous Near-Infrared and Two-Photon In Vivo Imaging of H2O2 Using a Ratiometric Fluorescent Probe based on the Unique Oxidative Rearrangement of Oxonium 利用比率荧光探针实现在体内对H2O2的近红外和双光子成像
给电子取代基如：-NH2，-NR2，OH，-OR和-CN。吸电子取代基如：-C = O，COOH，-CHO，-NO2和-
外因
溶液的PH值、温度激发光源的选择溶剂的性质如极性、介电常数染料分子间相互作用等
荧光探针的选择原则
（1）荧光的定性或定量定性一般选择单波长激发探针，定量最好选择双波长激发的比率探针（2）荧光探针的特异性和毒性（3）荧光探针的适用PH （4）激发波长与发射波长斯托克斯位移（5）荧光强度与荧光寿命（6）光稳定性、漂白性（7）荧光量子产率

分子成像探针PPT课件

Positron
18F-FDG-6-p in cancer cell
ePositron
18F-FDG-6-p in cancer cell
crystal photon
e-
photon crystal
Positron
18FDG-6-p in cancer cell
PET/CT肿瘤显像流程
PET/CT图像的研读
编辑版ppt
29
18F-FDG类似天然葡萄糖的能量底物，可进入人体各种正常细胞。
根据脏器能量需要和消耗的程度，各处18FFDG的沉积量不同。
编辑版ppt
5
常见类型
根据探针亲和组建的成分或特征可分为受体靶向分子探针、抗体靶向分子探针抗体片段靶向探针、多肽靶向探针、反义寡核苷酸探针、可激活的分子探针
根据探针的作用原理不同，分为“房室型”探针、靶向性探针、 “智慧型”探针
根据来源不同，分为内源性探针、外源性探针
编辑版ppt
6
（三）一般设计要求
CT 13NH3
CT
解剖结构血流灌注
PET-CT 分子影像
18F-FDG & 葡萄糖
CH2OH O
CH2OH O
OH
OH
OH
18F
2-18F-2-脱氧-D-葡萄糖
OH
OH
OH
OH
葡萄糖
Vessel
18F-FDG代谢示意图
Cell
Glycogen
K1
18F-FDG
K2
18F-FDG-1-P
Hexokinase
基因表达 DNA序列
基因水平变化
酶受体抗体
糖代谢氨基酸磷脂

小分子探针技术与方法

荧光探针
基于ABP的分子影像
from Annu. Rev. Biochem., 2014, 83, 249–273
基于ABP的分子影像
qABP for papain family cysteine protease
from Nat. Chem. Biol. 2005, 1, 203-209
基于ABP的分子影像
谢谢大家！
组合了活性分子光交联基团生物正交反应官能团等结构要素的多功能小分子探针在生物靶标确认和发现新的生物过程中有望发挥重要作用
小分子探针技术与方法
提纲
• 小分子探针与化学遗传学 • 小分子探针与化学蛋白质组学 • 小分子探针与分子影像 • 展望
活性小分子筛选的不同模式
from Nat. Chem. Biol. 2013, 9, 232-240
GSH Reduction
Cytosol
1
& Enzyme 1
H
H
-
pH change
1
2 CondeHnsation &
H
Arg-Val-Arg-Arg
pH change
Local assembly
3
SCH2CH3
H
-
reduction
4
3SCH2CH3
H
Lys
reduction
5
H
Ac-Arg-Val-Arg-Arg
Serine hydrolases
Identified increased KIAA1363, MAGL, uPA, tPA and RBBP9 activities in aggressive cancer lines and primary tumors

《分子影像介绍》课件

1 2 3
转化医学研究
加强转化医学研究，将实验室研究成果转化为临床实用的分子影像技术，提高疾病的诊断和治疗水平。
培训与教育
开展针对临床医生和研究人员的分子影像培训和教育活动，提高他们对分子影像技术的认识和应用能力。
制定行业标准与规范
制定分子影像技术的行业标准和规范，促进技术的标准化和规范化发展，推动其在临床的广泛应用。
详细描述
正电子发射断层扫描通过引入标记的短寿命放射性核素，检测其在体内的分布，从而反映器官或组织的代谢活性。该技术对于肿瘤、心血管疾病等疾病的早期诊断具有重要价值。
单光子发射计算机断层扫描
总结词
一种利用放射性核素标记的药物进行成像的技术。
详细描述
单光子发射计算机断层扫描通过注射放射性核素标记的药物，利用探测器检测药物在体内的分布和代谢，从而反映器官或组织的生理和病理状态。该技术广泛应用于心血管、肿瘤等疾病诊断。
《分子影像介绍》ppt课件
目录
• 分子影像概述 • 分子影像技术原理 • 分子影像在医学中的应用 • 分子影像的未来发展 • 结论
01
分子影像概述
定义与特点
定义
无创性
高分辨率
高灵敏度
分子影像是一种无创、无痛、无损的医学影像技术，通过高分辨率和高灵敏度的成像设备，对活体组织中的分子进行成像，以揭示生理和病理过程。
利用新材料、纳米技术等手段，开发具有更高灵敏度和特异性的新型分子探针，提高影像诊断的准确性。
将不同模态的分子影像进行融合，如光学、核医学、MRI等，以提供更全面、精准的疾病诊断信息。
影像设备升级与智能化
推动分子影像设备的技术革新，提高设备的空间分辨率、时间分辨率和灵敏度，同时实现智能化、自动化操作。

精品-优秀PPT课件--分子探针简介分析化学新方法新技术共22页文档

39、没有不老的誓言，没有不变的承诺，踏上旅途，义无反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识的人，决不会坚韧勤勉。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹42、Biblioteka 有在人群中间，才能认识自己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育；而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
精品-优秀PPT课件--分子探针简介分析化学新方法新技术
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只在愚人的字典中找得到。--拿破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突破，不要嫉妒要欣赏，不要托延要积极，不要心动要行动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要素。(注意：传统观念认为勤奋和机会是成功的要素，但是经过统计学和成功人士的分析得出，乐观是成功的第三要素。

有机小分子荧光探针的研究ppt课件

精选编辑ppt
14
PET识别分析物理论示意图
PET过程可以用前线轨道理论具体解释：当识别基团不存在时，荧光团被光激发后，其最高占据轨道（HOMO）的一个电子跃迁到最低空轨道（LUMO）,能够产生荧光；
若外来识别基团的HOMO或LOMO轨道介于荧光团
两轨道能量之间，此时就可以发生识别基团与荧光团之间
4、激基缔合物（excimer/exciplex）ຫໍສະໝຸດ 精选编辑ppt13
1 光诱导电子转移（PET, photo-induced electron transfer）
光诱导电子转移是指电子给体或电子受体受光激发后，激发态的电子给体与电子受体之间发生电子转移的过程。
识别基团与被分析物结合之前，荧光基团受激发，最终被光激发到激发态的电子不能跃迁到基态，使得荧光基团的荧光淬灭。而识别基团与被分析物结合后，PET过程受阻，荧光基团的荧光得以恢复。
一、探针分子和被分析物发生化学反应后形成共价化合物（I）；
二、被分析物催化探针分子反应生成两种新物质（II）。
一般而言，基于化学计量计原理设计的荧光分子探针通常具有
不可逆性和较好的选择性。
精选编辑ppt
11
基于化学计量计法设计的次氯酸根离子荧光探针
根据次氯酸根可以氧化羟胺的特性，设计合成了化合物5，当次氯酸根存在时可氧化羟胺结构，使罗丹明开环，从而形成结构6，最终进一步水解为罗丹明6G本身7，而产生强烈的荧光。而其它氧化性分子没有这样的特性，因此可以实现对水相中次氯酸根的高选择性检测。
有机小分子荧光探针的研究
精选编辑ppt
1
什么是荧光探针？
荧光探针是建立在光谱化学和光学波导与测量技术基础上，选择性的将分析对象的化学信息连续转变为分析仪器易测量的荧光信号的分子测量装置。

分子成像探针PPT课件

CT
解剖结构血流灌注
PET-CT 分子影像
18F-FDG & 葡萄糖
CH2OH O
CH2OH O
OH
OH
OH
18F
2-18F-2-脱氧-D-葡萄糖
OH
OH
OH
OH
葡萄糖
Vessel
18F-FDG代谢示意图
Cell
Glycogen
K1
18F-FDG
K2
18F-FDG-1-P
Hexokinase
K3
一、概述二、分子探针与成像靶点结合的基础三、亲和组件的高通量筛选四、常见的分子成像探针
常见的分子成像探针
(一)放射性核素分子成像探针 (二)光学分子成像探针 (三)磁共振分子成像探针
(一)放射性核素分子成像探针
放射性核素灵敏度极高检测10-18~10-14g 少于1000个分子的核酸含量
18F-FDG
18F-FDG-6P
K4
Glucose-6-
18F-FDG-6phosphogluconolactone
phosphatase
18F-fru-6-P
HMP shunt
Glucose transporter protein
Glycolysis
18F-FDG-6-p in cancer cell
用物理方法传递无生物膜穿透性的分子探针
转染剂转运法
肽类基膜置换物介导法
一、概述二、分子探针与成像靶点结合的基础三、亲和组件的高通量筛选四、常见的分子成像探针
分子探针与成像靶点结合的基础
受体与配体的分子识别抗原—抗体特异性分子识别酶与底物的分子识别特异蛋白之间的分子识别核苷酸链之间的分子识别蛋自质与核酸分子的分子识别

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蛋白质及酶的荧光探针

蛋白质是生物大分子，它能在溶液中与某些染料静电吸引或氢键结合，可用紫外可见光度法或荧光测定蛋白质。另外蛋白质含有氨基（—NH2 或—NH—），—SH，— COOH和=CO,可用与以上基团发生反应的荧光衍生试剂对蛋白质标记，进而用色谱及电泳分离紫外可见或荧光检测蛋白质蛋白质的荧光，主要是构成它的色氨酸，络氨酸和苯丙氨酸具有的荧光，通过蛋白质的天然荧光用荧光法检测比紫外吸收法灵敏。荧光探针是一类比蛋白质荧光发射较强荧光的染料，它吸附或共价结合到蛋白质上，荧光特性会发生变化，从而可以研究蛋白质的结构和测定蛋白质。这其中有一种叫做免疫荧光技术
免疫荧光技术，即荧光抗体方法，就是把特异性抗原多
次注入动物体，使之产生抗体，将抗体球蛋白从血清中分离出来，用荧光染料标记，制成荧光标记抗体溶液。免疫荧光染色比其他的生物染色方法有较高的特异性和灵敏度。抗体（免疫球蛋白）与荧光染料结合后，仍不失抗体的免疫活性，称为荧光抗体。用于标记抗体的荧光染料于一般的荧光染料不同，必须容易与抗体球蛋白结合，又不影响其免疫活性；还要求性能稳定、容易溶解和标记方法简单。由于蛋白质本身也具有荧光，为了减少蛋白质本身的荧光干扰，标记抗体的荧光染料不但荧光量子产率高，还要求荧光发射波长较长。常用的标记抗体的荧光染料有荧光素异硫氰酸酯、四甲基罗丹明异硫氰酸酯和罗丹明B200等。
溶剂
1
518
5.2
518/605
甲醇
2
H2O， DMF
535
5.8
536/617
甲醇
3
DMSO
518
3.9
518/600
甲醇水或甲醇
4
DMF
500
53
500/526
5
DMSO
528
7.0
528/617
甲醇
6
H2O; DMF
甲醇Leabharlann 42111431/498
探针序号
溶解性 H2O, DMF
λmax/n m 352
核酸分子探针种类：目前作为核酸分子探针的有机
分子染料有几十种，按探针分子结构可分为：菲啶和口丫啶类染料、吲哚和咪唑类染料、碳菁阳离子染料、苯并呋喃酮（香豆素）类等。
表二：菲啶和口丫啶类嵌入剂及其
与DNA结合物的有关性能

表三：含吲哚和苯并咪唑类嵌入剂及其与DNA结合物的有关性能表四：TOTO-1系列染料及其与DNA结合物的有关性能
离子探针
离子探针？什么东东啊？
离子探针的生物及化学依据
大多数的酶要靠金属离子表现其活性
探针离子具有与原生物分子中的金属离子
相同或相似的物理化学行为：如半径、化
学配位性质、立体化学行为等，可以置换
原来这么简单啊！
蛋白质三级结构
血红素
肽链扭转
血红蛋白的三级结构
表一：一些生物大分子中有关金属离子参数
0.072 0.140 0.088 4.88 0.67 4.40
0.095 0.0923
Mn+2取代苹果酸酶中的Mg+2后，该酶同样具有催化L苹果酸脱羧地反应活性碳酸酐酶、羧酞酶及乳酸脱氢酶中含有Zn+2，用Co+3 代替Zn+2，这些酶仍具有活性伴刀豆球蛋白A含有Mn和Ca，用稀土离子 Eu+3,Tb+3,Gd+3置换Ca+2后，该蛋白仍然保持有结合糖的活性
分子探针简介
写在前面
经典化学分析：沉淀剂、滴定剂、萃取
剂、指示剂和显色剂等发展方向：微型化、仿生化、自动化、信息化目前最高水平：DNA序列分析中标记碱基的四种分子荧光探针
微型化：纳米芯片、生物芯片及芯片上的实验室
仿生化：电子鼻和电子舌的传感器自动化：原位及体内实时在线检测信息化: 临床、环境及生产过程检测的网络化
探针序溶解性号 H2O DMSO
λmax/n m
ε*103/（1mol1*cm-1）
(λex/λem)/n m
性能及应用不渗透膜；双股DNA 嵌入剂；死细胞染色；染色体计数染色；电泳；流动细胞光度法；氩-离子激光不渗透膜；死细胞染色；染色体和细胞计数染色渗透膜；染色核酸和真核生物及一些细菌的细胞质渗透膜；RNA/DNA的辨别测定；溶酶体标记；流动细胞光度法不渗透膜；高亲合 DNA标记；死细胞染色；电泳prestain；氩离子和He-Ne激光不渗透膜；A~T选择；高亲合DNA标记
DNA序列分析中的荧光染料：在电泳分离荧光法检测DNA
序列分析中，通常分四组（A,C,G,T体系）进行，如果用四种不同的荧光染料为探针,标记一个共同的引物，分别用在 A、C、G、T四个反应体系中，等于用不同的探针专一地标记了不同的碱基，利用各荧光探针光谱的差别便可把不同的碱基区分开,因此选择一组四种合适的染料成为关键，它们应满足以下条件： (1)吸收和发射光谱应在可见光区，以降低散射和荧光背景； (2)各染料的荧光发射波长因该有明显不同，以便区分不同染料; (3)应有很强的荧光强度，以获得高灵敏度； (4)不严重干扰引物的杂交作用，使其不影响测序反应效率； (5)染料的存在不严重改变电泳谱图。
非过渡金属离子（饱和电子层结构）
K+1 离子半径 /nm 静电势/ （Z2/r） Zn+2 Mg+2 Ca+2
过渡族金属离子（不饱和电子层结构）
Co+2 Tl+1 Mn+2 Gd+3 0.0938 Eu+3 Tb+3
0.133 0.069 0.055 0.099 0.75 4.80 5.12 3.78
核酸分子荧光探针及核酸染色
沿核酸的螺旋方向看，双螺旋表面有两个沟槽，一个宽槽和一个窄槽，这两个沟槽使碱基外露，为分子探针或其他分子与碱基作用提供了空间。
窄槽宽槽
核酸染色剂及荧光探针的应用
溶液中核酸的定量测定单分子核酸检测核酸的凝胶染色体电泳分离检测在荧光共振能量转移（FRET）技术中的应用 DNA序列分析
生物分子探针
蛋白质及酶的荧光探针
主要类型：
离子探针核酸分子荧光探针
将生物大分子中的非过渡族金属离子用具有光、磁信息的过渡族金属离子置换，用这些金属离子与生物大分子的相互作用行为探查非过渡金属的生物功能，即为离子探针技术。这样就能对溶剂状态中生物分子构象和行为进行研究，弥补了X射线衍射方法只能对晶体进行测定的不足。所用的过渡族金属离子就叫

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