检测活性氧物种的氧杂蒽类光学探针的研究进展.pdf

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1、第4O卷分析化学(FENXIHUAXUE)特约来稿第9期2012年9月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1311—1321DOI：10．3724／SP．J．1096．2012．20192检测活性氧物种的氧杂蒽类光学探针的研究进展陈巍马会民(中国科学院化学研究所，活体分析化学重点实验室，北京100190)摘要活性氧物种在维持生物体的生理功能方面发挥着重要的作用。高于正常水平的活性氧物种会损伤蛋白质、DNA等生物分子，进而导致疾病。因此，活性氧物种的高选择性、高灵敏度检测研究对疾病的预防、诊断和治疗均具有重要意义。荧光探针因具有分析灵敏度高

2、、样品时空分辨能力强等特点，已在该方面获得了广泛的应用。其中，具有发射波长长，光稳定性好，荧光量子产率高等优点的氧杂蒽类荧光探针已成为检测活性氧物种的研究热点。本论文主要总结了近五年来应用于活性氧物种检测的氧杂蒽类荧光探针的研究进展与成像分析，归纳了不同活性氧物种的识别单元，并展望了此类探针的发展趋势与应用前景。关键词活性氧物种；杂蒽类光学探针；别单元；光成像分析；评述1引言活性氧物种(ROS)包括过氧化氢(H：O：)、次氯酸(HclO)、超氧阴离子(Oi)、羟基自由基(H0·)、单线态氧(0)及一氧化氮(N0)等高反应活性的含氧物种[1】。它们在维持生物体的生理功能方面

3、发挥着重要作用。高于正常水平的活性氧物种会损伤蛋白质、DNA等生物分子，进而导致疾病1。因此，活性氧物种的高选择性、高灵敏度检测研究对疾病的预防、诊断和治疗均具有重要意义。荧光分析法由于具有高选择性、高灵敏度、以及能对活性氧物种进行实时跟踪等优点，已在生命科学【9j、食品与药品[10b12]、环境污染物【”等分析方面得到了广泛应用。性能优良的荧光探针是构筑相应荧光分析方法的基础。近年来，氧杂蒽类荧光探针因具有发射波长长、光稳定性好、荧光量子产率高等特点[14~20]，已成为检测活性氧物种的研究热点。这类探针中最常见的是荧光素和罗丹明的衍生物。人们以此为平台，特别是借助其母

4、体中五元环的开、关作用，通过设置不同的识别基团，发展了一系列的检测活性氧物种的新型荧光探针。例如，双(二苯基次膦酰基)荧光素、N一苯甲酰基罗丹明B酰肼、罗丹明B内硫(硒)酯[23洲等已用于02，HC10，NO等物种的荧光成像与测定，其总体性能比经典的试剂更为优越。本文主要总结了近5年用于活性氧物种检测的氧杂蒽类荧光探针的研究进展，归纳了不同活性氧物种光学探针的识别反应，包括对H：O，HC10，Oj，HO·，O：，NO等物种的检测与成像分析，以展望此类探针的发展趋势与应用前景。2各种氧杂蒽类活性氧物种荧光探针2．1检测过氧化氢(H：o：)的氧杂蒽类荧光探针H：O是一种相对稳

5、定的活性氧物种。它与一些物质发生的特异性化学反应是设计其荧光探针的重要基础。人们利用H：O：水解磺酸酯的特性设计合成了探针1和2，并用于H：O的检测口6】。然而，最近的研究表明，以磺酸酯键作识别单元的HO荧光探针易受到生物巯基物质或超氧阴离子的干扰[27~29】。为了进一步发展H0的高选择性、高灵敏度荧光探针，H0对苯基硼酸酯的选择性氧化水解作用2012-02—28收稿；2012-04-28接受本文系国家自然科学基金项目(Nos．20935005，21105104,20905070)资助E—mail：mahm@iccas．ac．cn分析化学第40卷重新获得了关注。如Cip

6、pert等利用这一经典的识别基团反应，设计合成了系列的氧杂蒽类HzOz荧光探针。这类探针对H：O的检测灵敏度和选择性得到了改善。化合物3是其典型的代表口”。它本身无荧光。然而，在HEPES缓冲溶液(pH7)中，3与H：O作用引起硼酸酯基水解，并诱导荧光素螺内酯的开环，进而导致体系产生强烈的荧光。该探针对其它活性氧物种没有明显的荧光响应，具有较高的选择性。成像研究表明，探针3还能检测HEK细胞中gmol／L级HO浓度的变化。将可切断活性键与光物理过程扰动原理联用，已成为人们发展各种新型荧光探针的一条有效途径[1’32，"]。如，Albers等基于荧光共振能量转移(FRET)

7、原理，以香豆素荧光团作为供体，硼酸酯保护的荧光素作为受体，刚性的六元脂肪环作桥联键，合成了检测H：O的比率型荧光探针4。该探针在激发波长为420nm时呈现出香豆素的蓝色荧光(一464nm)；当与HO：在pH7．4的生理条件下作用后，硼酸酯基逐渐水解，并引起荧光素螺内酯的开环，从而导致体系的蓝色荧光逐渐减弱，荧光素的绿色荧光(===517nm)逐渐增强。利用517处与464nlTl处的荧光强度之比(I517／I)，可以定量检测H：O的浓度变化。该探针对HO：具有良好的选择性，已用于细胞内H0的分析研究。la：X=Hlb：X=℃1