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1、第4O卷分析化學(xué)(FENXIHUAXUE)特約來(lái)稿第9期2012年9月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1311—1321DOI：10．3724／SP．J．1096．2012．20192檢測(cè)活性氧物種的氧雜蒽類光學(xué)探針的研究進(jìn)展陳巍馬會(huì)民(中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所，活體分析化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100190)摘要活性氧物種在維持生物體的生理功能方面發(fā)揮著重要的作用。高于正常水平的活性氧物種會(huì)損傷蛋白質(zhì)、DNA等生物分子，進(jìn)而導(dǎo)致疾病。因此，活性氧物種的高選擇性、高靈敏度檢測(cè)研究對(duì)疾病的預(yù)防、診斷和治療均具有重要意義。熒光探針因具有分析靈敏度高
2、、樣品時(shí)空分辨能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已在該方面獲得了廣泛的應(yīng)用。其中，具有發(fā)射波長(zhǎng)長(zhǎng)，光穩(wěn)定性好，熒光量子產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)的氧雜蒽類熒光探針已成為檢測(cè)活性氧物種的研究熱點(diǎn)。本論文主要總結(jié)了近五年來(lái)應(yīng)用于活性氧物種檢測(cè)的氧雜蒽類熒光探針的研究進(jìn)展與成像分析，歸納了不同活性氧物種的識(shí)別單元，并展望了此類探針的發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞活性氧物種；雜蒽類光學(xué)探針；別單元；光成像分析；評(píng)述1引言活性氧物種(ROS)包括過(guò)氧化氫(H：O：)、次氯酸(HclO)、超氧陰離子(Oi)、羥基自由基(H0·)、單線態(tài)氧(0)及一氧化氮(N0)等高反應(yīng)活性的含氧物種[1】。它們?cè)诰S持生物體的生理功能方面
3、發(fā)揮著重要作用。高于正常水平的活性氧物種會(huì)損傷蛋白質(zhì)、DNA等生物分子，進(jìn)而導(dǎo)致疾病1。因此，活性氧物種的高選擇性、高靈敏度檢測(cè)研究對(duì)疾病的預(yù)防、診斷和治療均具有重要意義。熒光分析法由于具有高選擇性、高靈敏度、以及能對(duì)活性氧物種進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤等優(yōu)點(diǎn)，已在生命科學(xué)【9j、食品與藥品[10b12]、環(huán)境污染物【”等分析方面得到了廣泛應(yīng)用。性能優(yōu)良的熒光探針是構(gòu)筑相應(yīng)熒光分析方法的基礎(chǔ)。近年來(lái)，氧雜蒽類熒光探針因具有發(fā)射波長(zhǎng)長(zhǎng)、光穩(wěn)定性好、熒光量子產(chǎn)率高等特點(diǎn)[14~20]，已成為檢測(cè)活性氧物種的研究熱點(diǎn)。這類探針中最常見(jiàn)的是熒光素和羅丹明的衍生物。人們以此為平臺(tái)，特別是借助其母
4、體中五元環(huán)的開(kāi)、關(guān)作用，通過(guò)設(shè)置不同的識(shí)別基團(tuán)，發(fā)展了一系列的檢測(cè)活性氧物種的新型熒光探針。例如，雙(二苯基次膦?；?熒光素、N一苯甲?；_丹明B酰肼、羅丹明B內(nèi)硫(硒)酯[23洲等已用于02，HC10，NO等物種的熒光成像與測(cè)定，其總體性能比經(jīng)典的試劑更為優(yōu)越。本文主要總結(jié)了近5年用于活性氧物種檢測(cè)的氧雜蒽類熒光探針的研究進(jìn)展，歸納了不同活性氧物種光學(xué)探針的識(shí)別反應(yīng)，包括對(duì)H：O，HC10，Oj，HO·，O：，NO等物種的檢測(cè)與成像分析，以展望此類探針的發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用前景。2各種氧雜蒽類活性氧物種熒光探針2．1檢測(cè)過(guò)氧化氫(H：o：)的氧雜蒽類熒光探針H：O是一種相對(duì)穩(wěn)
5、定的活性氧物種。它與一些物質(zhì)發(fā)生的特異性化學(xué)反應(yīng)是設(shè)計(jì)其熒光探針的重要基礎(chǔ)。人們利用H：O：水解磺酸酯的特性設(shè)計(jì)合成了探針1和2，并用于H：O的檢測(cè)口6】。然而，最近的研究表明，以磺酸酯鍵作識(shí)別單元的HO熒光探針易受到生物巰基物質(zhì)或超氧陰離子的干擾[27~29】。為了進(jìn)一步發(fā)展H0的高選擇性、高靈敏度熒光探針，H0對(duì)苯基硼酸酯的選擇性氧化水解作用2012-02—28收稿；2012-04-28接受本文系國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(Nos．20935005，21105104,20905070)資助E—mail：mahm@iccas．a(chǎn)c．cn分析化學(xué)第40卷重新獲得了關(guān)注。如Cip
6、pert等利用這一經(jīng)典的識(shí)別基團(tuán)反應(yīng)，設(shè)計(jì)合成了系列的氧雜蒽類HzOz熒光探針。這類探針對(duì)H：O的檢測(cè)靈敏度和選擇性得到了改善。化合物3是其典型的代表口”。它本身無(wú)熒光。然而，在HEPES緩沖溶液(pH7)中，3與H：O作用引起硼酸酯基水解，并誘導(dǎo)熒光素螺內(nèi)酯的開(kāi)環(huán)，進(jìn)而導(dǎo)致體系產(chǎn)生強(qiáng)烈的熒光。該探針對(duì)其它活性氧物種沒(méi)有明顯的熒光響應(yīng)，具有較高的選擇性。成像研究表明，探針3還能檢測(cè)HEK細(xì)胞中g(shù)mol／L級(jí)HO濃度的變化。將可切斷活性鍵與光物理過(guò)程擾動(dòng)原理聯(lián)用，已成為人們發(fā)展各種新型熒光探針的一條有效途徑[1’32，"]。如，Albers等基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)
7、原理，以香豆素?zé)晒鈭F(tuán)作為供體，硼酸酯保護(hù)的熒光素作為受體，剛性的六元脂肪環(huán)作橋聯(lián)鍵，合成了檢測(cè)H：O的比率型熒光探針4。該探針在激發(fā)波長(zhǎng)為420nm時(shí)呈現(xiàn)出香豆素的藍(lán)色熒光(一464nm)；當(dāng)與HO：在pH7．4的生理?xiàng)l件下作用后，硼酸酯基逐漸水解，并引起熒光素螺內(nèi)酯的開(kāi)環(huán)，從而導(dǎo)致體系的藍(lán)色熒光逐漸減弱，熒光素的綠色熒光(===517nm)逐漸增強(qiáng)。利用517處與464nlTl處的熒光強(qiáng)度之比(I517／I)，可以定量檢測(cè)H：O的濃度變化。該探針對(duì)HO：具有良好的選擇性，已用于細(xì)胞內(nèi)H0的分析研究。la：X=Hlb：X=℃1
