【综述】Acc. Chem. Res.：反应型荧光探针在生物体内活性氧、活性氮和活性硫的检测与成像

 
 

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活性氧化性物和活性氮化物（ROS/RNS）是一类在多种细胞内产生的中性或阴离子的活性小分子。常见的生物相关的ROS/RNS包括单线态氧（ ¹O ₂），超氧阴离子（ O ₂^•−），羟基自由基（HO•），双氧水（ H ₂ O ₂），次氯酸（HOCl/Cl O ^-），一氧化氮（NO），次硝酸（HNO）和过氧亚硝酸根（ONO O ^-）等。过多的活性氧化物/活性氮化物（ROS/RNS）能导致一系列生物分子的氧化破坏，如核酸，糖类和蛋白质，从而使得分子和细胞功能紊乱。过多的ROS/RNS（氧化应激）和许多病理过程有关，例如阿尔茨海默症，癌症，心血管疾病和衰老。开发新型荧光探针对机体内的活性物种进行实时监测与分析，对临床疾病诊断与治疗具有重要意义，这项工作也引起了研究者的广泛关注和兴趣。对细胞内源性还原态和氧化态硫醇检测成为评价氧化应激的一种有效方法。然而，细胞内环境极其复杂，超过一个物质参与同一个生物化学进程。因此，用于监测同一种生物环境下多种物质的分子逻辑门成为发展热点。

近期，应美国加州大学伯克利分校Christopher J. Chang教授邀请， 英国巴斯大学Tony D. James教授团队总结了课题组六年来 用于体外和体内活性氧化物（ROS），活性氮化物（RNS）及活性硫化物（RSS）检测及成像的荧光探针，并阐释了相关荧光传感机理，包括光致电子转移（PET），分子内电荷转移（ICT），激发态分子内质子转移（ESIPT）和荧光共振能量转移（FRET）。此综述最有趣的进展之一是作者将指示剂置换分析（IDA）扩展到基于反应的指示剂置换分析（RIA）。在基于RIA的系统中，指示剂是从一个预形成的受体-指示剂复合体上分离出来的，而不是被分析物取代。这项研究中最重要的结果是使用ESIPT探针同时检测纤维蛋白/肽和环境中ROS/RNS。综述的最后部分对反应型荧光探针可以作为研究生命系统中动态氧化还原化学的有效工具进行了展望，指出该策略具有较好的普适性，并将为开发荧光探针提供灵感，为完善疾病诊断和疾病治疗提供新思路。

图1. 反应型活性氧、氮、硫化物检测荧光探针示意图。

该评述的第一作者为博士研究生 吴庐陵，通讯作者为 Tony D. James教授。西安交通大学 孙晓龙教授、华东理工大学 贺晓鹏教授、英国巴斯大学 Steven D. Bull教授、美国德克萨斯大学奥斯汀分校 Adam C. Sedgwick博士后为论文的合著者。该系列工作得到国家自然科学基金委，国家留学基金委，英国巴斯大学和英国皇家学会等大力支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Reaction-Based Fluorescent Probes for the Detection and Imaging of Reactive Oxygen, Nitrogen, and Sulfur Species

Luling Wu, Adam C. Sedgwick, Xiaolong Sun, Steven D. Bull, Xiao-Peng He, Tony D. James

Acc. Chem. Res. , 2019, DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00302

Tony D. James介绍

托尼•D•詹姆斯，英国巴斯大学教授，英国皇家化学学会Fellow。2013年因其对日本和英国科研合作做出的杰出贡献获得了达亿瓦-艾德里安奖，并于2015年因其对中英科研合作做出的杰出贡献获得CASE会议的开幕奖。一直致力于硼酸传感和自组装领域方向的研究，是糖识别及超分子化学方向的国际知名专家。已出版一本专著，撰写了7本书中的部分章节，在 Nature， Nat. Chem.，Chem. Rev.，Chem. Soc. Rev.，JACS和 Angew. Chem. Int. Ed.等国际学术期刊上发表300余篇学术论文，此外拥有24项国际专利。

Tony D. James

https://www.x-mol.com/university/faculty/72365

孙晓龙

https://www.x-mol.com/university/faculty/72364

贺晓鹏

https://www.x-mol.com/university/faculty/10521