可区分Cys_Hcy和GSH的小分子荧光探针_王飞翼
一种荧光增强型的GSH荧光探针
一种荧光增强型的GSH荧光探针孟美荣;阴彩霞【摘要】常见的生物硫醇包括半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)以及谷胱甘肽(GSH),它们在人体中起着十分重要的作用.使用荧光探针检测此类生物硫醇具有灵敏度高、选择性好、响应时间快等优势.由于3种硫醇具有相似的化学结构(含有活性巯基),因此给这类生物硫醇的选择性检测带来挑战,本文设计了一种荧光探针(2-甲基,6-丙烯酰基喹啉)用于区分检测GSH和Cys/Hcy.通过测试该探针的光谱性质,发现在含有该探针的水溶液中加入谷胱甘肽(GSH)后,相应的荧光光谱和紫外-可见光谱都有显著的变化,相比其他分析物,发现探针在水溶液中对GSH具有较高的选择性和灵敏度.此外,考虑到该检测过程是在水相中进行的,因此该探针在生物成像方面具备潜在的使用价值.【期刊名称】《河北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(039)001【总页数】7页(P49-55)【关键词】荧光探针;喹啉;生物硫醇;荧光增强【作者】孟美荣;阴彩霞【作者单位】山西大学化学化工学院,山西太原030006;山西大学分子科学研究所,山西太原030006【正文语种】中文【中图分类】O316生物硫醇存在于许多蛋白质和简单小分子中，其在防御细胞氧化过程中起着重要的作用[1].内源性生物硫醇主要由小分子生物硫醇和大分子生物硫醇组成.小分子生物硫醇主要包含谷胱甘肽(GSH)、半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)等，大分子生物硫醇则包括酶、肽、生物膜等.研究发现细胞内小分子生物硫醇中谷胱甘肽(GSH)的含量最为丰富[2-4]，并且在二硫化物(氧化形式，GSSG)和巯基(还原形式，GSH)之间存在氧化还原平衡[5].谷胱甘肽(GSH)通过维持细胞生长的氧化还原稳态而在氧化应激中起关键作用[6]，且其水平与众多疾病相关，包括癌症，心血管疾病和阿尔茨海默氏症等[7-10].游离谷胱甘肽与其氧化态谷胱甘肽二硫化物的物质的量比(通常为4 100∶1)通常作为一种指示相应酶活性的指示剂[11].在硫醇分析技术中，与高效液相色谱法[12-13]和电化学检测[14-15]作对比，基于荧光探针的检测是最有效的工具，并且在体内硫醇成像方面，特别是活细胞中，具有明显的优势.在探针对生物硫醇的检测中，主要利用了生物硫醇中的巯基具有强的亲核性，该反应类型通常包括磺酸酯和磺酰胺的裂解[16-17]，迈克尔加成[18-19]，Se-N键或S-S键的裂解.通过巯基与α，β-不饱和羰基进行迈克尔加成去辨别同型半胱氨酸(Hcy)、半胱氨酸(Cys)和谷胱甘肽(GSH)是困难的，因为3种硫醇中巯基的亲核性比较接近[20]. 据报道，1,8-萘酰亚胺-Cu(Ⅱ)组装体作为用于检测硫醇的新型增强型荧光探针，其对硫醇具有较高的选择性，但不能特异性识别硫醇[21]. 近来报道的基于ICT和PET组合使用的荧光探针也不能很好的区分识别生物硫醇. 此外，探针对生物硫醇的响应时间也是一个关键的因素[22]. 鉴于喹啉及其衍生物具有优异的水溶性和稳定的光学性质，因此它可作为许多荧光探针的荧光团[23]. 此项工作中，笔者设计了一个高选择性、高灵敏度荧光探针：2-甲基,6-丙烯酰基喹啉，该探针能特异性识别谷胱甘肽(GSH)，并且在H2O溶液中光谱性质良好，在活体细胞成像中具备广阔的运用前景.1 实验部分1.1 仪器和试剂1.1.1 仪器Hitachi F-7000荧光光谱仪、Cary 50 Bio紫外-可见光谱仪、Bruker ARX 300超导核磁共振仪、圆底烧瓶、恒温磁力搅拌器、旋转蒸发仪等.1.1.2 试剂所有试剂均为分析纯. 对硝基苯胺、巴豆醛、浓盐酸(12 mol/L)、氯化亚锡、丙烯酰氯、谷胱甘肽(GSH)、半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)、各类氨基酸(L-赖氨酸、L-亮氨酸等)、各类阴离子等)、三乙胺等均购于Sigma-Aldrich公司.1.2 一般的测量方法用甲醇制备探针的储备液，使其浓度为2×10-3 mol/L. 荧光光谱和紫外-可见光谱均在H2O中检测得到. 荧光光谱在激发狭缝/发射狭缝为2.5 nm/5 nm，激发波长280 nm条件下测得. 该探针的荧光光谱在448 nm处对GSH呈现荧光增强响应，探针对硫醇的检测限为0.13 μmol/L. 实验所用阴离子溶液均由其钠盐经去离子水制备而成，各类氨基酸(半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽、L-赖氨酸、L-亮氨酸、L-异亮氨酸、γ-氨基丁酸、L-丙氨酸、甘氨酸、L-苏氨酸)的储备液均由去离子水制备得到.1.3 荧光探针的制备及表征1.3.1 化合物2的合成在50 mL圆底烧瓶中加入2.762 4 g对硝基苯胺(化合物1，2 mmol)和15 mL盐酸(6 mol/L)，开启冷凝回流装置，在搅拌状况下将反应液加热到100 ℃，利用注射器缓慢将1.5 mL巴豆醛(32 mmol)加入上述反应液中，并恒温反应12 h.反应结束后将反应液冷却到室温，用50 mL蒸馏水和20 mL乙酸乙酯进行萃取，去除上层有机相溶液，用氨水(NH3·H2O)调节下层水相溶液pH至中性，此时有大量墨绿色固体析出，通过循环水真空泵进行减压抽滤，得到墨绿色固体，将固体放入真空干燥箱烘干，经称量固体重量为1.04 g，产率为37.6 %.1.3.2 化合物3的合成在50 mL圆底烧瓶中加入1 g化合物2(5 mmol)和10 mL盐酸(1 mol/L)，开启搅拌装置，将反应体系加热到105 ℃，同时将4.513 g氯化亚锡(20 mmol)溶于10 mL盐酸(1 mol/L)中配成溶液加入反应体系中，恒温反应1～3 h. 反应结束后先将反应液冷却到室温，再转移至烧杯中并加入20 mL蒸馏水，用氨水(NH3·H2O)调节溶液pH，直至有橙蓝色荧光为止.然后将上述溶液用乙酸乙酯进行萃取，收集上层有机相溶液. 利用旋转蒸发仪将有机相溶液蒸干，得到黄色固体. 随后将固体产物进行分离纯化，展开剂选用V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)= 5∶1进行过柱，收集有蓝色荧光的产物，最终得到淡黄色固体(0.54 g)，产率为54%.1.3.3 探针(化合物4)的合成探针的合成路线如图1所示，将0.316 4 g化合物3(2 mmol)和15 mL二氯甲烷加入到圆底烧瓶中，再加入0.3 g三乙胺(3 mmol)，最后加入0.271 53 g丙烯酰氯(3 mmol)，将上述体系在冰水浴中持续搅拌12 h.反应结束后用旋转蒸发仪将反应液蒸干，得到黄色粗产物.随后将粗产物进行过柱纯化，用V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)∶V(二氯甲烷)=1∶1∶1的展开剂进行分离，收集蓝绿色荧光产物，最终得到0.289 5 g白色固体产物，产率为91.5 %. 探针的核磁表征如图2所示，1H NMR (600 MHz, Chloroform-d)：δ 8.44 (s, 1H), 8.12 (s, 1H), 8.00 (d, J = 8.4 Hz,1H), 7.94 (d, J = 9.0 Hz, 1H), 7.56 (d, J = 8.9 Hz, 1H), 6.49 (d, J = 16.8 Hz,1H), 6.34 (dd, J = 16.8, 10.2 Hz, 1H), 5.79 (d, J = 10.2 Hz, 1H), 2.72 (s, 4H)；13C NMR (75 MHz, Chloroform-d):163.9,158.1,145.0,136.3,135.2,131.0,129.0,128.2,127.0,123.2,122.7,116.5,25.1.图1 探针的合成路线Fig.1 Synthetic route of probe1H NMR (600 MHz) 13C NMR (75 MHz)图2 探针在CDCl3溶液中的1H NMR (600 MHz)和13C NMR (75 MHz)Fig.2 1H NMR (600 MHz) and 13C NMR (75 MHz) of probe in CDCl32 结果与讨论2.1 探针对GSH的紫外-可见吸收光谱探针对谷胱甘肽(GSH)的紫外滴定用Cary 50 Bio紫外-可见光谱仪进行测定. 检测谷胱甘肽(GSH)的紫外-可见吸收光谱如图3所示，在2 mL含2-甲基,6-丙烯酰基喹啉(20 μmol/L)的H2O溶液中加入谷胱甘肽(GSH)溶液，随着谷胱甘肽(0～65 μmol/L)的加入，探针在230 nm处的吸收峰逐渐降低，在275 nm处的吸收峰逐渐升高，在210 nm和255 nm处出现2个等吸收点，这表明有新的物质生成.2.2 探针对GSH的荧光光谱滴定探针对谷胱甘肽(GSH)的荧光滴定实验用Hitachi F-7000荧光光谱仪进行测定. 检测谷胱甘肽(GSH)的荧光发射光谱如图4所示，图4说明探针对谷胱甘肽(GSH)有较强的荧光响应，随着谷胱甘肽(GSH)浓度(0～37 μmol/L)的增加，448 nm处的荧光不断增强，表明此探针对GSH的荧光识别具有荧光增强的效果(激发狭缝宽度/发射狭缝宽度：2.5 nm/5 nm，激发波长：280 nm).图3 在H2O溶液中，探针(20 μmol/L)在不同浓度谷胱甘肽(0～65 μmol/L)下的紫外-可见吸收光谱Fig.3 UV-Vis absorption spectra of probe(20 μmol/L) in the presence of various concentrations of GSH (0～65 μmol/L) in H2O激发狭缝宽度/发射狭缝宽度：2.5 nm/ 5 nm，激发波长：280 nm图4 在H2O 溶液中，探针(2 μmol/L)在不同浓度谷胱甘肽(0～37 μmol/L)下的荧光光谱Fig.4Fluorescence spectra of probe (2 μmol/L) in the presence of various concentrations of GSH (0～37 μmol/L) in H2O2.3 探针的选择性实验选择性是探针性能的一个重要指标. 为了探究探针的选择性，进行了紫外-可见吸收光谱干扰和荧光光谱干扰实验. 探针(20 μmol/L)对65 μmol/L谷胱甘肽(GSH)和其他干扰物(650 μmol/L)的紫外-可见吸收光谱如图5A所示.由图5A中紫外-可见吸收光谱变化曲线可知：在2 mL含有探针化合物的H2O溶液中，加入浓度为100 μmol/L的各种分析物，包括半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽、L-赖氨酸、L-亮氨酸、L-异亮氨酸、γ-氨基丁酸、L-丙氨酸、甘氨酸、L-苏氨酸. 除了谷胱甘肽(GSH)外，均无明显变化. 探针(2 μmol/L)对37 μmol/L谷胱甘肽(GSH)和其他干扰物(370 μmol/L)的荧光光谱图如图5B所示. 由图5B的变化曲线可知：在激发波长为280 nm时，探针与谷胱甘肽(GSH)有较强的荧光发射. 当加入其他分析物半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽、L-赖氨酸、L-亮氨酸、L-异亮氨酸、γ-氨基丁酸、L-丙氨酸、甘氨酸、L-苏氨酸)时，其在448 nm处的荧光强度无明显变化. 实验结果表明，探针对谷胱甘肽(GSH)具有较好的选择性识别.图5 a) 探针对GSH的紫外-可见吸收光谱选择性实验; b) 探针对GSH的荧光光谱选择性实验Fig.5 a) The selective experiment of probe to GSH by UV-Vis absorption spectra; b) the selective experiment of probe to GSH by Fluorescence spectra2.4 探针的动力学研究对探针与谷胱甘肽(GSH)的动力学进行了相关研究，如图6所示. 从图6可以看出，当探针(2 μmol/L)中加入37 μmol/L谷胱甘肽(GSH)时，体系荧光强度立即增强，且荧光强度在220 s后不再增加，这表明探针与谷胱甘肽(GSH)在220 s后反应完全.激发波长: 280 nm, 激发狭缝宽度/发射狭缝宽度：2.5 nm/5 nm图6 在H2O溶液中，探针(2 μmol/L)与谷胱甘肽(37 μmol/L)在448 nm处的反应时间曲线Fig.6 Reaction time profile of fluorescence spectra of probe (2 μmol/L) upon addition of GSH2.5 探针的检测限通过对荧光光谱数据进行分析可以得到检测极限. 首先将探针溶液(2 μmol/L)连续扫描10次，其中激发狭缝宽度/发射狭缝宽度为2.5 nm/5 nm，测定其在448 nm处的荧光发射强度，然后计算标准偏差σ，再通过滴定实验得到不同GSH浓度下的荧光发射光谱，将荧光发射光谱中448 nm处的荧光强度对不同浓度GSH(0～40 μmol/L)作图，线性拟合得到一条直线，如图7所示，其线性方程为Y=87.57c+154.22，线性相关系数R2=0.985. 由IUPAC定义的检出限公式(CDL= 3σ/k)，得到探针对谷胱甘肽(GSH)的检出限为0.13 μmol/L.可看出此探针对GSH具有较高的灵敏度.图7 448 nm处荧光强度随GSH浓度变化关系Fig.7 Fluorescence intensity at 488 nm was plotted as a function of GSH concentration3 结论综上所述，利用市售的对硝基苯胺通过三步反应合成了一种荧光增强型的GSH探针：2-甲基,6-丙烯酰基喹啉.通过核磁共振数据对该探针的结构进行了表征，通过紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱等手段对探针进行了相应的光谱性能测试，发现探针对谷胱甘肽(GSH)有较高的选择性. 此外，探针可以在水相中对GSH进行光谱检测，其荧光检测限可低至0.13 μmol/L. 因此，该探针可以对癌细胞内的谷胱甘肽(GSH)浓度进行相应的检测.参考文献：【相关文献】[1] ZHANG S Y, ONG C N, SHEN H M. 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DOI: 10.1021/ja020685y.。
巯基小分子生物荧光探针的合成研究
了有 机巯 基 小 分 子 荧 光 探 针 的研 究现 状 ，同 时对 有 机 巯 基 小 检 测 ， ２ ０ ０ ８年 Ｐ ｉ ｒ ｅ ｓ 等 人基 于 二 硫 键 设计 合 成 了选 择 性识 别 巯
基 的荧光探针 ， 该探针本身无荧光， 当与巯基类物质反应后，
罗丹 明 １ １ ０的强 荧 光 结构 恢 复 ， 并被 成 功 用 于 Ｈｅ Ｌ ａ 细胞 共 聚
该类探针 主要分为两类 ： 第一类是为 Ｎ． 取代的马来酰 亚 提供 Ｃ ｕ ２ ＋ 结合位点的检测含巯基分子的荧光探针 ， 该探针与
胺 类 衍 生 物 荧 光探 针 ，主 要 是 利 用 巯基 对 缺 电子 双 键 进 行迈 Ｃ ｕ ２ ＋ 作用后， 荧 光 猝灭 ， 加 入 巯 基 分 子后 ， 由于Ｃ ｕ ２ ＋ 与 巯 基 的
１ ． ５ 基 于置 换 反 应检 测巯 基
１ 有机巯基小分子荧 光探针的研究现状
作 用 。近 年来 ，荧 光 分 析 法在 生物 巯 基 小 分 子 检 测 中 受到 人 们 的 极 大 关注 ， 按 荧光 探 针 与 巯 基 小分 子 的作 用机 理 不 同 ， 主 要 分 为 以下 几 大类 。
马来酰亚胺荧光探针及其在硫醇检测中的研究进展
马来酰亚胺荧光探针及其在硫醇检测中的研究进展作者：武文聪 Nathaniel S. Finney来源：《当代化工》2020年第01期Research Progress of Maleimide-based;FluorescentProbes;for Detection of ThiolsWU Wen-cong， Nathaniel S. Finney（School of Pharmaceutical Science;and Technology， Tianjin University， Tianjin 300072，China）生物硫醇化合物具有獨特的化学反应性，在维持生命体系的稳定中具有至关重要的作用，半胱氨酸（Cys）、高半胱氨酸（Hcy）和谷胱甘肽（GSH）是其代表性分子。
其中，Cys具有维持蛋白质结构和功能的作用，Cys缺乏会导致儿童生长缓慢、毛发脱色、肝损伤、肌肉和脂肪损失、皮肤损伤等多种综合征[1];Hcy与机体生化水平密切相关，体内Hcy浓度异常会导致阿尔茨海默氏症、心血管疾病以及叶酸和维生素B12缺乏等多种疾病;GSH是体内含量最多的生物硫醇小分子，与维持细胞内氧化还原活性、异质代谢、细胞内信号传导和基因调控等功能密切相关[2]。
因此，对生物硫醇进行高灵敏度和高选择性的检测，并探究其在生理病理的生物活性对生化研究及临床诊断具有非常重要的意义。
传统的检测生物硫醇方法包括高效液相色谱、毛细管电泳分离、电化学以及质谱法等，然而这些方法所需成本高、检测时间长、选择性差，很难直接应用于原位检测[1，3]。
在所有硫醇检测方法中，荧光探针基于其操作简单、分辨率高、可选择性、灵敏度高、检测限低以及可细胞内成像等优点[4]，近年来得到了广泛的发展和应用。
马来酰亚胺在反应速率、选择性和产率方面具有独特的反应性，且对空气、水和热有良好的稳定性，同时，可以直接与多种生物分子中天然存在的硫醇发生反应[5，6]，现广泛用于生物硫醇的检测。
硫醇类物质以及荧光探针的简介
取 、吸人或通过皮肤吸收。这种化学物质也
易燃 。因此 ， 检 测环境 和生物体重 的苯硫酚 是至关重要 的。 近些年来 ， 这类化合物在 生物体 中的重 要性得到广泛 的关 注，它们 的分离测定也因
录后修饰 ， 解 毒的外源性物质 。参与多种重 要 的细胞功能包括蛋白质合成 、解毒 、代谢 流程 。在极少数情况下 ， 半胱氨酸与某些代
摘 要：生命体 系中的巯基 小分子，包括 半胱氨酸 （ Ｃ ｙ ｓ ｔ ｅ ｉ ｎ ｅ ，Ｃ ｙ ｓ ） 、高半胱氨酸 （ Ｈ ｏ ｍｏ ｃ ｙ ｓ ｔ ｅ ｉ ｎ ｅ ，Ｈ ｃ ｙ）和还 原谷胱甘肽 （ ｇ ｌ ｕ ｔ ａ ｔ ｈ ｉ ｏ ｎ ｅ ，Ｇ Ｓ Ｈ）等 ，它们在人体
内的 生命活动 中发挥 着重要作 用。临床 医学研究表明 ，尽管这些巯基化合物结构相似 ，但是它们分别与不 同的疾病相 关联 ，因此 对它们在 生物体 系的分别测定在生
色法 ，电化学分 析法 ， 紫外吸收法和荧 光分
析法 。根据文献报道 ，以上方法测得都是生 物体 内总巯基 （一 Ｓ Ｈ） 的含量 ， 而对 于具体 某种 硫醇进行专一检测 ，目前很少有 文献报 道， 所以设计开发 出能专一测定 Ｇ Ｓ Ｈ， Ｎ Ａ Ｃ
等硫醇 物 质的荧 光探 针分子具 有很 重要 的 实 际意义。
物 医学 中具有十分重要的意义 。
关键词 ：荧光探针 ；硫醇化舍物
１ ． 荧光 探针
荧光 探针是 在一定 波长 光 的激发下 使 其产生荧光 ， 然后通过测定所产生的荧光信 号、 荧光强度等光学性质实现对 目标物质 的 定量或者定性分析 。荧光分析法选择性好 ， 灵敏度高 ， 试样量小 ，在化 学分析 中 ， 特别 是生物化学 ， 分析生物 ，医药等领域 中有 比
小分子g-四链体荧光探针
小分子g-四链体荧光探针小分子g-四链体荧光探针是一种新型的荧光探针，以其高灵敏度、高特异性和易于修饰等优点在生物检测领域受到广泛关注。
本文将详细介绍小分子g-四链体荧光探针的原理、应用以及未来发展前景。
一、小分子g-四链体荧光探针的原理g-四链体是一种具有特殊结构的核酸分子，由两个相互作用的DNA双链组成，形成一个稳定的发夹状结构。
在特定条件下，g-四链体可以猝灭荧光团，从而实现对生物小分子的灵敏检测。
小分子g-四链体荧光探针利用这一原理，通过设计特定的核酸序列，使荧光团与g-四链体结合，从而实现对目标分子的检测。
二、小分子g-四链体荧光探针的应用1.生物传感器：小分子g-四链体荧光探针可作为一种高灵敏度的生物传感器，用于检测各种生物小分子，如金属离子、氨基酸、核苷酸等。
2.疾病诊断：利用小分子g-四链体荧光探针的高特异性，可以用于疾病相关生物标志物的检测，为临床诊断提供便捷、灵敏的方法。
3.环境监测：小分子g-四链体荧光探针可用于环境中有害物质的检测，如重金属、农药等，为环境保护提供技术支持。
4.生物成像：小分子g-四链体荧光探针可以用于活体生物成像，实现对细胞、组织内部结构的实时观察。
三、未来发展前景1.探针优化：通过进一步优化核酸序列设计和荧光团的选择，提高小分子g-四链体荧光探针的灵敏度和特异性，使其在更广泛的生物检测领域得到应用。
2.多功能探针：开发具有多种功能的小分子g-四链体荧光探针，如信号放大、光激活、温度敏感等，以满足不同应用场景的需求。
3.生物传感器的集成：将小分子g-四链体荧光探针与其他生物传感器集成，构建高性能的生物检测平台，实现对多种目标分子的快速、准确检测。
4.临床应用：随着小分子g-四链体荧光探针技术的不断发展，其在临床诊断、治疗监测等方面的应用前景广阔。
总之，小分子g-四链体荧光探针作为一种新型生物检测方法，具有巨大的应用潜力。
通过对探针原理的深入研究和对检测技术的不断创新，小分子g-四链体荧光探针将在生物科学、医学、环境监测等领域发挥重要作用。
小分子荧光探针及其在染色体分析和细胞遗传学中的应用[发明专利]
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专利名称：小分子荧光探针及其在染色体分析和细胞遗传学中的应用
专利类型：发明专利
发明人：陈斯杰,吴明雨,梁容恺
申请号：CN202010116006.0
申请日：20200225
公开号：CN111303145A
公开日：
20200619
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种小分子荧光探针及其在染色体分析和细胞遗传学中的应用，本发明可以用作染色体图像分割的通用工具，用于识别区分重叠、聚集或接触的染色体；作为定位着丝粒位置的参考标记，用于同源染色体的分类、不同形态的染色体的区分、染色体臂长估计，与核型分析配合使用用于染色体缺失、多倍体、与荧光原位杂交(FISH)配合使用，用于指定基因的定位和染色体异常的判断。
该发明为辅助染色体分析提供了一种快速、可靠的方法，在常规临床实践中有很大的潜力。
申请人：陈斯杰,吴明雨,梁容恺
地址：中国香港大埔逸珑湾低座10栋5楼b室
国籍：CN
代理机构：成都正华专利代理事务所(普通合伙)
代理人：李亚男
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多位点荧光探针对生物硫醇选择性识别研究
多位点荧光探针对生物硫醇选择性识别研究本论文主要阐述了半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH)三种生物硫醇在人体细胞里的生理作用,以及检测三种生物硫醇的意义,概述了近年来利用荧光探针法检测生物硫醇的研究现状。
设计合成了四类具有良好发光性质和生物相容性的荧光探针,研究了它们的光物理性质,以及对生物硫醇的识别性质,并对识别机理以及活细胞内的生物成像效果进行了探究。
(1)希夫碱衍生物类化合物1,2以及1-Cu2+(2)苯并噻唑/吡啶碘盐类化合物3-5(3)螺吡喃衍生物类化合物6-8(4)查尔酮衍生物类化合物9和10希夫碱衍生物类化合物体系中,得到了化合物1和2以及化合物1铜离子配合物1-Cu2+,利用核磁共振H谱、C谱和高分辨质谱对所得到的化合物进行了表征。
经过滴定实验发现化合物1在纯PBS缓冲溶液中能对GSH进行特异性识别,识别机理是分子间氢键作用。
不含羟基的化合物2不能与生物硫醇发生响应,这验证了羟基对于此类化合物识别生物硫醇的必要性。
化合物1还可以与铜离子在乙腈中发生配位作用导致荧光猝灭并形成新的吸收峰,得到的配合物1-Cu2+可以通过置换型识别机理识别Cys,实现吸收和荧光的恢复。
探针1和铜离子配合物1-Cu2+,成功用于活细胞内生物硫醇的识别。
化合物1分子具有氢键和可与铜离子键合的氧和氮原子多识别位点,可以选择性识别三种生物硫醇。
苯并噻唑/吡啶碘盐类化合物体系中共得到了化合物3-5三个探针分子,对化合物光物理性质进行了研究。
探究了化合物3-5对生物硫醇的识别性质,化合物3对于GSH和Hcy均有吸收和荧光光谱响应,可以将二者与Cys区分开。
在加入Cys后化合物4和5的荧光变化曲线中荧光猝灭,荧光峰红移,通过选择性测试发现化合物5具有较好的选择性,利用吸收光谱可以专一性识别GSH,利用荧光光谱可以识别Cys和GSH,结合吸收和荧光光谱可以选择性识别三种生物硫醇。
三个化合物发光波段较长,加入生物硫醇前后颜色及荧光变化明显,并且是一类荧光增强型的生物硫醇探针分子。
一种用于检测细胞内谷胱甘肽的荧光探针及其制备方法和应用[发明专利]
![一种用于检测细胞内谷胱甘肽的荧光探针及其制备方法和应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/36b483f8a48da0116c175f0e7cd184254b351bec.png)
专利名称：一种用于检测细胞内谷胱甘肽的荧光探针及其制备方法和应用
专利类型：发明专利
发明人：牛婷婷,陈海敏,尹鹏,陈娟娟,骆其君,杨锐,吴玮
申请号：CN201910866879.0
申请日：20190912
公开号：CN112480909B
公开日：
20220426
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种用于检测细胞内谷胱甘肽的荧光探针，其结构式如式(Ⅰ)所示还涉及该荧光探针的制备方法和应用。
与现有技术相比，本发明中的荧光探针无毒、安全性高，对肿瘤细胞、肝细胞、巨噬细胞没有毒性，抗干扰能力强、特异性高，具有良好的组织穿透性，能较好地检测细胞内源性和外源性的GSH，并且不受Cys、Hcy、SO2的干扰，此外，本发明中的探针也能应用于细胞内复杂环境中GSH的检测，可响应细胞内氧化应激引起的GSH的变化。
可见，本发明中的荧光探针在生物及医学领域具有重要的应用价值。
申请人：宁波大学
地址：315211 浙江省宁波市江北区风华路818号
国籍：CN
代理机构：宁波诚源专利事务所有限公司
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一种半胱氨酸高半胱氨酸响应的AIE荧光探针及其制备方法与应用[发明专利]
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专利名称：一种半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针及其制备方法与应用
专利类型：发明专利
发明人：陈峻青,王崴
申请号：CN202210181206.3
申请日：20220225
公开号：CN114634497A
公开日：
20220617
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种半胱氨酸/高半胱氨酸响应的AIE荧光探针，其结构式如下式Ⅰ所示。
本发明还公开了该荧光探针的制备方法及其应用。
本发明的荧光探针是具有AIE效应的荧光探针，通过响应前后的荧光强度变化可以选择性检测半胱氨酸(Cys)/高半胱氨酸(Hcy)，排除了谷胱甘肽(GSH)的干扰。
该荧光探针的特点在于探针本身不具有荧光，但与Cys/Hcy快速反应之后，荧光信号显著增强，对GSH无响应，从而实现对Cys/Hcy选择性快速检测。
本发明的荧光探针制备简单，选择性高，实现了快速检测的目的。
因此，本发明中的荧光探针解决了生物硫醇中Cys、Hcy和GSH难以区分的难题。
申请人：东南大学
地址：211102 江苏省南京市江宁区东南大学路2号
国籍：CN
代理机构：南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：柏尚春
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多信号荧光探针的合成及其在检测Cys、GSH和Hcy中的应用[发明专利]
![多信号荧光探针的合成及其在检测Cys、GSH和Hcy中的应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2f61d1c9162ded630b1c59eef8c75fbfc77d9498.png)
专利名称：多信号荧光探针的合成及其在检测Cys、GSH和Hcy中的应用
专利类型：发明专利
发明人：尹鹏,尹国兴,甘亚兵,喻婷,李海涛
申请号：CN202110511208.X
申请日：20210511
公开号：CN113185506B
公开日：
20220527
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种多信号荧光探针的合成及其在定量血清总半胱氨酸（Cys）和同型半胱氨酸（Hcy），同时区分荧光成像细胞/活体中Cys、谷胱甘肽（GSH）和Hcy的应用方法，该分子探针的化学结构式如下：。
本发明专利公开的荧光探针具有多个活性可控的反应位点，可实现蓝、绿、黄三通道分别检测Cys（λex/λem=360/453nm）、GSH（λex/λem=415/513nm）和
Hcy（λex/λem=488/542nm）。
选择性好、灵敏度高、抗干扰性强，可用于直接同时定量血浆中的总Cys和Hcy水平，同时区分荧光成像细胞/活体中的Cys、GSH和Hcy。
申请人：湖南师范大学
地址：410081 湖南省长沙市岳麓区麓山路36号
国籍：CN
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一种高特异性检测GSH的荧光探针及应用[发明专利]
![一种高特异性检测GSH的荧光探针及应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/12ef2f80011ca300a7c390c0.png)
专利名称：一种高特异性检测GSH的荧光探针及应用
专利类型：发明专利
发明人：梁思成,李昊,刘增金,吕沐瀚,吴建明,齐晓怡,邓明明申请号：CN201811573240.5
申请日：20181221
公开号：CN109705110A
公开日：
20190503
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种高特异性检测GSH的荧光探针及应用，所述荧光探针为3‑苯并噻唑基‑香豆素‑7‑酚酯类衍生物；采用荧光探针作为GSH的特异性探针，所述荧光探针的酯键可以识别GSH中巯基基团，生成具有荧光属性的取代物，为off‑on型荧光反应。
本发明将香豆素与苯并噻唑连接作为一种新型的荧光探针，通过荧光的产生与淬灭实现检测，具有较高的检测灵敏度。
本发明提供的荧光探针的细胞毒性小，所述荧光探针的结构以香豆素作为母核，对细胞的毒性作用较小，且具有良好的生物相容性，可广泛应用于活细胞、组织体内。
本发明中荧光探针的检测过程不易受生物体系基质及杂质的干扰，可用于各种生物体系中GSH的定量测定。
申请人：西南医科大学附属医院
地址：646000 四川省泸州市江阳区太平街25号
国籍：CN
代理机构：成都君合集专利代理事务所(普通合伙)
代理人：张鸣洁
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荧光探针技术在谷胱甘肽检测中的应用
荧光探针技术在谷胱甘肽检测中的应用
朱勍;和思扬;窦言东
【期刊名称】《发酵科技通讯》
【年(卷),期】2016(045)003
【摘要】谷胱甘肽(glutathione,GSH)是细胞与组织内重要的活性小分子,在工业生产领域有着广泛的应用.谷胱甘肽具有重要的生产以及研究价值,因此如何对其进行高效且专一地检测已成为当前谷胱甘肽工业生产及其功能研究的重要课题.荧光探针作为一种新型的检测手段,具有灵敏度高、专一性强以及制备成本低等优点,被广泛应用于各类小分子检测.近年来,已经有诸多检测谷胱甘肽的荧光探针被报道,且均表现出良好的检测性能.对近些年来不同类型的谷胱甘肽探针进行综述并对其机理进行简要介绍.
【总页数】5页(P170-174)
【作者】朱勍;和思扬;窦言东
【作者单位】浙江工业大学生物工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学生物工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学生物工程学院,浙江杭州310014
【正文语种】中文
【中图分类】O64
【相关文献】
1.量子点荧光探针技术在食源性致病菌检测中的应用 [J], 李萌立;李忠海;李节;付湘晋;张慧;黎继烈
2.PCR 荧光探针法与传统检测技术在结核病诊断中的比较 [J], 陆云鸥;赵文杰;王
文伟
3.量子点荧光探针流式技术定量检测血清降钙素原的方法学及临床应用 [J], 胡晓璐;王浈;祝仲珍;王占科
4.利用荧光探针技术检测纺织品中微量有害物质 [J], 薛正元; 王铮; 丁力进; 田艺浓; 崔京南
5.荧光探针技术在金属初期腐蚀检测中的研究进展 [J], 刘蔚;刘斌;徐大伟;石泽耀因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
小分子生物硫醇荧光探针研究进展
小分子生物硫醇荧光探针研究进展【摘要】生物细胞内的小分子硫醇聚合物主要有谷胱甘肽（Cys）、半胱氨酸（Hcy）以及高半胱氨酸（GSH），在正常的生理功能活动中发挥着氧化还原平衡调节作用，在维持生物正常生命体征、生理代谢、以及疫病预防等方面有着极大的价值，一旦生物细胞内的小分子硫醇含量异常，会导致患者在心脑血管疾病、肿瘤疾病等方面的发病率增加。
基于此类原因，针对于生物细胞进行小分子硫醇聚合物含量进行分析与检测，从而对多种疾病起到有效的预防、检测作用，并对相关疾病的发病与治疗、医学研究等均有着极为重要的意义。
近年来，基于医疗行业技术的发展，小分子生物硫醇荧光探针检测技术也得到了的较为良好的发展时机。
【关键词】小分子生物硫醇荧光探针研究进展传统的生物硫醇检测采用的多为电化学检测方式，需要借助较多的检验化学样品，同时在检验结果方面只能检测出来生物硫醇的总含量，对临床病症的检验、治疗、研究等的应用价值有限。
在医疗技术的发展推动下，荧光分析检验方式在检测应用中逐渐开始应用同时检测受限逐渐降低，故在荧光分析法的检验基础上，结合了生物硫醇检验探针，使其能够与生物细胞体内的生物硫醇指标进行反应，从而得出相关检测指标的检测结果。
本文通过综述近年来的生物检测硫醇荧光探针的设计与应用，探究小分子生物硫醇荧光探针的研究进展。
一、小分子生物硫醇荧光探针的研究荧光探针与硫醇聚合物发生化学反应的现象是小分子生物硫醇荧光探针的研究根本，此项技术的相关研究源于18世纪末期中将巯基与马来酰亚胺共同反应设计化学剂量计，从而用于硫醇的检验，并在此项技术的基础上又增加使用了丹磺酰氨，通过将丹磺酰氨与硫醇进行反应，得到的能够对HEK内部硫醇进行检测的技术，大大增强了荧光探针的应用价值。
同时在生物硫醇荧光探针检测方面的研究上，为了增强其选择性，通过利用香豆素使得季胺盐产生电子效应，在空间效应的影响下，从而对Cys有着更明显的反应，荧光信号较为明显，临床应用价值显著。
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可区分Cys，Hcy和GSH的小分子荧光探针
王飞翼，赵春常*
结构可控先进功能材料及其制备教育部重点实验室，华东理工大学精细化工研究所
上海市梅陇路130号，200237
E-mail: zhaocchang@
我们报道了一个基于BODIPY的小分子探针，该探针可以与Cys，GSH和Hcy中的硫原子进行亲核取代反应生成硫代BODIPY衍生物，这些衍生物可以进一步发生分子内的取代反应生成氨代BODIPY。
分子内的取代反应速率随Cys，GSH和Hcy结构的变化而有不同，从而该探针与三个氨基酸或肽作用产生了不同的荧光信号，所以利用该探针可以对三者进行高选择性的辨别。
当探针和Cys作用时，产生明显的黄色荧光信号，属于荧光turn-on型探针；与GSH作用时，产生红色荧光turn-on的信号；与Hcy作用时，我们同时观测到了黄色荧光turn-on和红色荧光turn-on信号，这意味着我们可以通过多个荧光颜色通道对Hcy 进行检测。
与此同时，该探针具有很好的细胞膜通透特性，可用于细胞内Cys，GSH和Hcy的成像研究，并得到实验证实。
Figure 1. Selective discrimination mechanism of MeO-BODIPY-Cl to Cys, Hcy and GSH based on three distinct fluorescence signal patterns.
关键词：BODIPY荧光染料，高选择性，turn-on，细胞成像
参考文献
[1] Feiyi Wang, Zhiqian Guo, Xia Li, Xiuai Li, and Chunchang Zhao*, Chem.–Eur. J.2014, DOI: 10.1002/chem.201403450.
[2] L.-Y. Niu, Y.-S. Guan, Y.-Z. Chen, L.-Z. Wu, C.-H. Tung, Q.-Z. Yang, J. Am. Chem. Soc.2012, 134, 18928.。