荧光探针 ppt课件
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荧光探针
到的输出信号。信号报告基团起到了信息传输
的作用，它把分子水平上发生的化学信息转换
成能够为人感知(颜色变化)或仪器检测的信号(
荧光等)。
连接基团(S)，将信号报告基团和识别结合基
团连接起来，根据设计的不同连接基团可有多
种选择，一般用做连接基团的是亚甲基等短链
烷基。连接基团的合适与否将直接影响是否有
输出信号的产生。信号表达可以是荧光的增强
作为一个检测标准
• 选用GAPDH作为内标基因
− FAM标记的ERBB2探针
− VIC标记的GAPDH探针
• 构建标准曲线
• 双重PCR反应
• 阴性对照
− 无RNA对照（空白）
− 无逆转录酶对照（基因组）
标准曲线
Color 1 – FAM
detection for
ERBB2
Color 2 - VIC
实时荧光PCR病毒检测
实时荧光PCR基因突变和临床
实时荧光PCR遗传病研究中应用
实时荧光PCR在肿瘤中应用
实时荧光PCR在环境微生物检测的应用
实时荧光PCR在肿瘤中应用
利用TaqMan法研究ERBB2 在正常或乳腺肿瘤组
织标本中的表达差异（相对标准曲线法）
• 已知在50%的乳腺肿瘤样本中，ERBB2表达异常，因此可以
− 灵敏度低
TaqMan探针法
• 水解型
− 报告基团，淬灭基团
− FRET（荧光谐振能量传递）
− 识别特异性产物
• 优点
− 特异性高，可准确定量
− 灵敏度高
− 设计不同标记的探针，可进行多重检测
• 缺点
− 一个探针只适用于一个为Fret机制没有荧光产生
发生水解fret机制消失，荧光发生
的作用，它把分子水平上发生的化学信息转换
成能够为人感知(颜色变化)或仪器检测的信号(
荧光等)。
连接基团(S)，将信号报告基团和识别结合基
团连接起来，根据设计的不同连接基团可有多
种选择，一般用做连接基团的是亚甲基等短链
烷基。连接基团的合适与否将直接影响是否有
输出信号的产生。信号表达可以是荧光的增强
作为一个检测标准
• 选用GAPDH作为内标基因
− FAM标记的ERBB2探针
− VIC标记的GAPDH探针
• 构建标准曲线
• 双重PCR反应
• 阴性对照
− 无RNA对照（空白）
− 无逆转录酶对照（基因组）
标准曲线
Color 1 – FAM
detection for
ERBB2
Color 2 - VIC
实时荧光PCR病毒检测
实时荧光PCR基因突变和临床
实时荧光PCR遗传病研究中应用
实时荧光PCR在肿瘤中应用
实时荧光PCR在环境微生物检测的应用
实时荧光PCR在肿瘤中应用
利用TaqMan法研究ERBB2 在正常或乳腺肿瘤组
织标本中的表达差异（相对标准曲线法）
• 已知在50%的乳腺肿瘤样本中，ERBB2表达异常，因此可以
− 灵敏度低
TaqMan探针法
• 水解型
− 报告基团，淬灭基团
− FRET（荧光谐振能量传递）
− 识别特异性产物
• 优点
− 特异性高，可准确定量
− 灵敏度高
− 设计不同标记的探针，可进行多重检测
• 缺点
− 一个探针只适用于一个为Fret机制没有荧光产生
发生水解fret机制消失，荧光发生
荧光探针的应用与进展课件
环境监测
污染物检测
荧光探针可以用于检测水体、土 壤等环境中的有害物质，如重金 属、有机污染物等，为环境污染 治理和生态保护提供技术支持。
生物毒性测试
荧光探针可以用来评估化学物质 对生物体的毒性作用，通过观察 荧光信号的变化，快速、准确地
评估环境中有害物质的风险。
生态研究
利用荧光探针标记生物个体或种 群，通过观察荧光信号的分布和 动态变化，研究生物在生态系统
开发适用于环境监测和食品安全检测的荧光探针，保障人类健康和 生态安全。
加强荧光探针的基础研究与人才培养
基础研究投入
加大对荧光探针基础研究的投入 ，支持科研团队开展创新性研究 ，推动荧光探针技术的持续发展 。
人才培养与交流
加强荧光探针领域的人才培养和 学术交流，鼓励跨学科合作与交 流，促进荧光探针技术的普及和 应用。
荧光探针与其他技术的结合应用
总结词
荧光探针与其他技术的结合应用是荧光探针领域的重 要发展方向，通过将荧光探针与其他技术相结合，可 以实现更高效、更准确的检测和诊断。
详细描述
随着各种技术的不断发展，研究者们将荧光探针与其 他技术相结合，如光学成像技术、质谱技术、纳米技 术等。这些技术的结合可以充分发挥各自的优势，提 高荧光探针的应用范围和效果。例如，将荧光探针与 光学成像技术相结合，可以实现生物体内的高清成像 和可视化检测；将荧光探针与质谱技术相结合，可以 实现蛋白质组学和代谢组学的高灵敏度检测。
荧光探针的分类
总结词
荧光探针可以根据激发波长、发射波长、荧光染料类型等进 行分类。
详细描述
根据激发波长，荧光探针可以分为紫外激发和可见光激发两 类；根据发射波长，可以分为长波长发射和短波长发射两类 ；根据荧光染料类型，可以分为荧光染料、荧光量子点、荧 光蛋白等类型。
荧光探针应用技术ppt课件
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4
5
6
7
荧光是一种光致发光的冷发光现象。 当某种常温物质经某种波长的入射光 （通常是紫外线或X射线）照射，吸收光 能后进入激发态，并发射出比入射光的 的波长更长的发射光（通常波长在可见 光波段） 而且一旦停止入射光，发光现象也随之 立即消失。 具有这种性质的发射光就被称之为荧光。
53
生物医学研究与 荧光探针
54
55
原代培养视网膜色素上皮细胞细胞骨架的破坏 56
57
3T3-L1 cells
Adipose Triglyceride Lipase Lipid droplets DAPI fluorescent DNA dye
58
2009-10-16 20:20
59
60
在许多领域荧光探针已经取代放射性核素
标记技术成为标准的研究工具，在检测速度 和易用性方面都具有无可比拟的优点
随着激光扫描共聚焦显微镜在国内的引进
和广泛应用，以及流式细胞仪和荧光显微镜 在国内的普及，对各种荧光标记物的需求和 了解日益迫切。
73
主要内容
1. 荧光探针发展简史 2. 荧光探针基本理论及选择应用 3. 荧光探针负载技术 4. 绿色荧光蛋白的发现及其应用 5. 超敏检测技术 6. 荧光探针在病原生物学领域的应用 7. 激光扫描共聚焦显微镜技术简介及其荧光探针选择 8. 分子信标的原理、量子点荧光探针等介绍 9. 免疫荧光组织化学技术原理及应用
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荧光是一种光致发光的冷发光现象。 当某种常温物质经某种波长的入射光 （通常是紫外线或X射线）照射，吸收光 能后进入激发态，并发射出比入射光的 的波长更长的发射光（通常波长在可见 光波段） 而且一旦停止入射光，发光现象也随之 立即消失。 具有这种性质的发射光就被称之为荧光。
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生物医学研究与 荧光探针
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原代培养视网膜色素上皮细胞细胞骨架的破坏 56
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3T3-L1 cells
Adipose Triglyceride Lipase Lipid droplets DAPI fluorescent DNA dye
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在许多领域荧光探针已经取代放射性核素
标记技术成为标准的研究工具，在检测速度 和易用性方面都具有无可比拟的优点
随着激光扫描共聚焦显微镜在国内的引进
和广泛应用，以及流式细胞仪和荧光显微镜 在国内的普及，对各种荧光标记物的需求和 了解日益迫切。
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主要内容
1. 荧光探针发展简史 2. 荧光探针基本理论及选择应用 3. 荧光探针负载技术 4. 绿色荧光蛋白的发现及其应用 5. 超敏检测技术 6. 荧光探针在病原生物学领域的应用 7. 激光扫描共聚焦显微镜技术简介及其荧光探针选择 8. 分子信标的原理、量子点荧光探针等介绍 9. 免疫荧光组织化学技术原理及应用
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化学生物学荧光探针发光机理课件
化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
H2O2的检测
中国科学: 化学 2012 年 第42卷 第12期 化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
H2O2的检测
Chem. Commun., 2003, 2728. 化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
H2O2的检测
Tetrahedron Letters 49 (2008) 3045–3048 Tetrahedron Letters 51 (2010) 1152–1154
细胞器靶向性的过氧化氢探针
SNAP-tag 来自烷基鸟嘌呤-DNA烷基转移 酶(O6-alkylguanine-DNAalkyltransferase，hAGT)，该酶是一种 DNA修复蛋白，它的底物是一类苄基嘌呤 和嘧啶的衍生物，包括苄基鸟嘌呤
AGT
SNAP-tag
J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 132, NO. 12, 2010 ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH ,793– 804 ,2011,Vol. 44, No. 9
化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
分子内电荷转移 ICT（ intramolecular charge transfer）
Tetrahedron ,69 ,2013, 1700 -1704
化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
荧光共振能量转移 FRET（ fluorescence resonace energy transfer ）
• （2）能量供体与能量受体相隔的距离必须远大于它们之 间的碰撞直径（有时甚至为70-100Å）；
• （3）能Ino量rg供. C体he与m.能20量13受, 5体2, 7还43必−须75以2 适当的方式排列。
H2O2的检测
中国科学: 化学 2012 年 第42卷 第12期 化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
H2O2的检测
Chem. Commun., 2003, 2728. 化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
H2O2的检测
Tetrahedron Letters 49 (2008) 3045–3048 Tetrahedron Letters 51 (2010) 1152–1154
细胞器靶向性的过氧化氢探针
SNAP-tag 来自烷基鸟嘌呤-DNA烷基转移 酶(O6-alkylguanine-DNAalkyltransferase，hAGT)，该酶是一种 DNA修复蛋白，它的底物是一类苄基嘌呤 和嘧啶的衍生物，包括苄基鸟嘌呤
AGT
SNAP-tag
J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 132, NO. 12, 2010 ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH ,793– 804 ,2011,Vol. 44, No. 9
化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
分子内电荷转移 ICT（ intramolecular charge transfer）
Tetrahedron ,69 ,2013, 1700 -1704
化学生物学 H2O2荧光探针发展及生物应用
荧光共振能量转移 FRET（ fluorescence resonace energy transfer ）
• （2）能量供体与能量受体相隔的距离必须远大于它们之 间的碰撞直径（有时甚至为70-100Å）；
• （3）能Ino量rg供. C体he与m.能20量13受, 5体2, 7还43必−须75以2 适当的方式排列。
荧光探针原理
荧光探针原理
荧光探针原理是一种利用荧光现象进行检测的技术。
荧光是一种发光现象，物质在受到激发后，能量超过一定阈值时，会从高能级跃迁到低能级，释放出光的能量。
荧光探针利用这一原理，通过特定的化学反应或物理过程，将荧光物质与待检测物相结合，使得待检测物被标记并能发出荧光。
待检测物可以是分子、细胞、组织或生物体等。
荧光探针可以根据所需检测的物质来选择合适的荧光物质。
荧光物质通常具有以下特点：高荧光量子产率、较长的激发和发射波长、较小的光敏感性和光稳定性。
在荧光探针中，荧光物质的选择非常重要。
荧光物质的光谱性质需要与检测物的性质相匹配，以便能够有效地发出信号。
此外，荧光物质的稳定性和选择性也是考虑的因素之一。
荧光探针可以通过荧光显微镜等光学仪器进行检测和观察。
在实际应用中，荧光探针被广泛应用于生物医学研究、生物传感、免疫染色、蛋白质定位等领域。
荧光探针具有高灵敏度、高选择性和实时检测等优点，可以提供丰富的信息和可视化的结果。
荧光探针简介
有关构效关系的 其它内容，请看：
Angew.Chem.Int. Ed. 2009, 48,3244–3266
镁离子被大环螯合后，使 与共轭体系相连的N原子 的供电子能力下降，从而 使双光子吸收截面显著下 降。
与镁离子结合后，荧光量子 产率并没有明显下降，但双 光子吸收截面明显下降，故 而荧光势必减弱。
荧光共振能量转移机理（FRET）
以485nm做激发波长时，加 入Zn2+前，该分子在518nm 附近显示荧光素基团的特征 发射；而当加入 Zn2+后，发 射峰红移至罗丹明基团的特 征发射峰（590nm）。 引自：Anal.Chem.,2010,82,3108
荧光共振能量转移（PRET）是指在两 个不同的荧光团中，如果一个荧光团(供 体)的发射光谱与另一个荧光团(受体)的 吸收光谱有一定的重叠，则当这两个荧 光团间的距离较近时(一般小于10nm)， 就可以观察到荧光能量由供体向受体转 移的现象，即用供体的激发波长激发时， 可观察到受体的荧光发射。
O O O O K+ O O
OOC OOC
O O Cs+ O O O O O
O
荧光团
荧光增强：
1、分子中含有较大的共轭体系；
2、分子结构较好的平面性和刚性； 3、含有与共轭体系直接相连的供电子基团。
荧光减弱：
1、仅含与共轭体系直接相连的吸电子基团； 2、含有可导致荧光猝灭的基团。
如何使探针与客体结合前后发生荧光光 谱的显著变化？
1）光诱导电子转移机理（PET）； 2）光诱导电荷转移机理（PCT）； 3）荧光共振能量转移机理（FRET）； 4）基于其它原理的设计。
荧光探针PPT课件
.
荧光探针
1
.
什么是荧光探针？
荧光探针就是以荧光物质作为指示剂,并在一定波长 光的激发下使指示剂产生荧光,通过检测所产生的荧光实 现对被检测物质的定性或者定量分析。
荧光探针受到周围环境的影响，使其发生荧光发射 发生变化，从而使人们获知周围环境的特征或者环境中 存在的某种特定信息。
2
.
荧光探针的优点
12
.
Thanks for attention
13
7
.
分子信标是一种由寡聚核酸形成的发夹型分子。它包 括一个环，环由与靶分子互补的核酸碱基序列组成； 干为两列互补的碱基序列，在分子信标中，荧光基团 共价地连接在其干部分的一个末端，猝灭基团也靠共 价键连接在干部分的另一末端。
8
.
分子信标未与靶分子结合时，由于干部分两列互 补碱基对之间的氢键连接，使得荧光基团与猝灭基团 距离很近，荧光基团将能量转移给猝灭基团而发生荧 光猝灭；当分子信标与序列互补的靶分子结合时，环 与靶序列杂交而形成了比干部分更长更稳定的碱基对 氢键连接，分子信标发生构型的变化，干部分被打开， 从而使荧光基团远离猝灭基团，荧光基团产生的荧光 得到几乎100%恢复，且所检测到的荧光强度与溶液中 靶标的量成正比。
Fluorephore Spacer hv
F
S
Receptor R
Analyte
.
strongly fluorescent
识别基团决定了探针分子的选择性和特异性，荧光基 团则决定了识别的灵敏度，而连接体部分则可起到分 子识别枢纽的作用。
4
.
荧光基团和识别基团二者连接在同一个共轭体系中，荧 光基团是该体系中最基本的组成部分，一般为芳香族的 稠环化合物，其目的是将分子识别转换成不同形式的荧 光信号，如荧光强度的增强或减弱、荧光寿命的变化、 光谱的移动等。识别基团是为了实现这一选择性识别而 合成的探针结构单元，是决定荧光分子探针和被检测体 结合的灵敏度与选择性的部分，通常也称为受体。
荧光探针
1
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什么是荧光探针？
荧光探针就是以荧光物质作为指示剂,并在一定波长 光的激发下使指示剂产生荧光,通过检测所产生的荧光实 现对被检测物质的定性或者定量分析。
荧光探针受到周围环境的影响，使其发生荧光发射 发生变化，从而使人们获知周围环境的特征或者环境中 存在的某种特定信息。
2
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荧光探针的优点
12
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Thanks for attention
13
7
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分子信标是一种由寡聚核酸形成的发夹型分子。它包 括一个环，环由与靶分子互补的核酸碱基序列组成； 干为两列互补的碱基序列，在分子信标中，荧光基团 共价地连接在其干部分的一个末端，猝灭基团也靠共 价键连接在干部分的另一末端。
8
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分子信标未与靶分子结合时，由于干部分两列互 补碱基对之间的氢键连接，使得荧光基团与猝灭基团 距离很近，荧光基团将能量转移给猝灭基团而发生荧 光猝灭；当分子信标与序列互补的靶分子结合时，环 与靶序列杂交而形成了比干部分更长更稳定的碱基对 氢键连接，分子信标发生构型的变化，干部分被打开， 从而使荧光基团远离猝灭基团，荧光基团产生的荧光 得到几乎100%恢复，且所检测到的荧光强度与溶液中 靶标的量成正比。
Fluorephore Spacer hv
F
S
Receptor R
Analyte
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strongly fluorescent
识别基团决定了探针分子的选择性和特异性，荧光基 团则决定了识别的灵敏度，而连接体部分则可起到分 子识别枢纽的作用。
4
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荧光基团和识别基团二者连接在同一个共轭体系中，荧 光基团是该体系中最基本的组成部分，一般为芳香族的 稠环化合物，其目的是将分子识别转换成不同形式的荧 光信号，如荧光强度的增强或减弱、荧光寿命的变化、 光谱的移动等。识别基团是为了实现这一选择性识别而 合成的探针结构单元，是决定荧光分子探针和被检测体 结合的灵敏度与选择性的部分，通常也称为受体。
荧光定量PCRPPT课件
仪器设备
确保PCR仪、荧光检测器 等设备正常运行，并按照 实验要求进行参数设置。
实验设计
根据研究目的和样本特性， 设计合理的荧光定量PCR 实验方案。
样本处理
样本收集
采集具有代表性的样本， 并妥善保存以备后续实验。
样本处理
将样本进行适当的处理， 如细胞分离、DNA/RNA 提取等，以获得足够的核 酸模板。
荧光信号检测
在PCR循环过程中，实时监测荧光 信号的变化，收集数据以供后续分 析。
结果分析
数据处理
结果应用
对荧光定量PCR实验数据进行处理， 如阈值设定、循环阈值（Ct值）计算 等。
将荧光定量PCR实验结果应用于后续 的研究或实际应用中，如基因表达分 析、病原体检测等。
结果解读
根据实验目的和预期结果，对荧光定 量PCR实验结果进行解读，并评估其 可靠性。
02
该技术利用荧光染料或荧光探针 标记特异性检测目标，通过荧光 信号的累积和检测，实现对目标 序列的实时定量分析。
荧光定量PCR技术的原理
在PCR反应过程中，随着DNA 的合成，荧光染料或荧光探针与
DNA结合，产生荧光信号。
随着DNA的扩增，荧光信号也 相应增强，通过实时监测荧光信 号的变化，可以计算出目标序列
基因突变检测
总结词
荧光定量PCR技术可用于检测基因突变，通过对基因序列的变异进行分析，有助于遗传性疾病的诊断、药物疗效 评估和个性化治疗。
详细描述
荧光定量PCR能够高特异性地检测基因序列的变异，包括点突变、插入和缺失等。通过比较正常组织和病变组织 的基因突变差异，有助于了解疾病的发生和发展机制，为遗传性疾病的诊断和治疗提供依据。同时，基因突变检 测还可用于药物疗效评估和个性化治疗方案的制定。
第二讲-荧光探针
激发光谱：固定发射波长（一般为发射波段中感兴趣的峰位）， 扫描化合物的发射光强与入射光波长的关系曲线。
反映的是基态与所有与该荧光发射有关的能级之间的跃迁。
发射光谱：固定激发波长（一般为激发波段中感兴趣的峰位）， 扫描化合物的发射光强与发射光波长的关系曲线。
光谱
对同一个荧光化合物而言，在其激发光谱范围内，采用 任一波长进行激发，得到的荧光光谱只会有一个发射带。
荧光探针受到周围环境的影响，使其发生荧光发射发生变化，从而 使人们获知周围环境的特征或者环境中存在的某种特定信息。
荧光分子探针的优点
灵敏度高 选择性好 使用方便 成本低 不需预处理 不受外界电磁场影响 远距离发光
荧光分子探针的结构
荧光分子探针通常由三部分组成： 识别基团接收器（Receptor） 荧光基团报告器（Reporter） 连接器（Relay）
1、表面吸附：实验室常用的器皿如瓶子、吸管、移液 管、试管等对物质具有吸附能力。特别是使用有机溶剂时， 这种吸附更为严重。而且所用的溶剂极性越小，吸附作用越 显著。在稀溶液分析中，器壁的吸附作用是不能忽略的。
克服表面吸附的办法：（1）减少表面接触的机会；（2）使 用非极性有机溶剂时 ，加入少量极性溶剂（如乙醇）；
一般溶剂效应：溶剂的折射率和介电常数对荧光物质荧 光性质的影响。
特殊溶剂效应：荧光物质和溶剂分子之间的特殊化学作 用，如氢键。
一般溶剂效应是普遍存在的 ，而特殊溶剂效应则决定于 溶剂和荧光体的化学结构。特殊溶剂效应所引起的荧光物质 的荧光性质的变化往往比一般溶剂效应所引起的显著 。
（三）温度
温度是溶液荧光的重要影响因素。 一般而言，溶液中荧光物质的荧光量子 产率和荧光强度随温度的降低而增强， 随着温度的升高而减弱。在检测温度系 数（温度每升高1°C，溶液荧光变化的 百分数）大的样品或进行荧光参数的精 确测量[如荧 光各向异性（荧光偏振） 的测定）时，应使用恒温装置。
反映的是基态与所有与该荧光发射有关的能级之间的跃迁。
发射光谱：固定激发波长（一般为激发波段中感兴趣的峰位）， 扫描化合物的发射光强与发射光波长的关系曲线。
光谱
对同一个荧光化合物而言，在其激发光谱范围内，采用 任一波长进行激发，得到的荧光光谱只会有一个发射带。
荧光探针受到周围环境的影响，使其发生荧光发射发生变化，从而 使人们获知周围环境的特征或者环境中存在的某种特定信息。
荧光分子探针的优点
灵敏度高 选择性好 使用方便 成本低 不需预处理 不受外界电磁场影响 远距离发光
荧光分子探针的结构
荧光分子探针通常由三部分组成： 识别基团接收器（Receptor） 荧光基团报告器（Reporter） 连接器（Relay）
1、表面吸附：实验室常用的器皿如瓶子、吸管、移液 管、试管等对物质具有吸附能力。特别是使用有机溶剂时， 这种吸附更为严重。而且所用的溶剂极性越小，吸附作用越 显著。在稀溶液分析中，器壁的吸附作用是不能忽略的。
克服表面吸附的办法：（1）减少表面接触的机会；（2）使 用非极性有机溶剂时 ，加入少量极性溶剂（如乙醇）；
一般溶剂效应：溶剂的折射率和介电常数对荧光物质荧 光性质的影响。
特殊溶剂效应：荧光物质和溶剂分子之间的特殊化学作 用，如氢键。
一般溶剂效应是普遍存在的 ，而特殊溶剂效应则决定于 溶剂和荧光体的化学结构。特殊溶剂效应所引起的荧光物质 的荧光性质的变化往往比一般溶剂效应所引起的显著 。
（三）温度
温度是溶液荧光的重要影响因素。 一般而言，溶液中荧光物质的荧光量子 产率和荧光强度随温度的降低而增强， 随着温度的升高而减弱。在检测温度系 数（温度每升高1°C，溶液荧光变化的 百分数）大的样品或进行荧光参数的精 确测量[如荧 光各向异性（荧光偏振） 的测定）时，应使用恒温装置。
荧光探针
荧光探针(fluorescent probe)在化学传感、光学材料及生物检测和识别等领域得到了广泛的应用，并成为实现上述功能的一种主要的技术手段。
但以传统的有机荧光染料为主的荧光探针在应用中也存在一些难以克服的缺陷。
最近，无机发光量子点、荧光聚合物纳米微球、复合荧光二氧化硅纳米粒子等荧光纳米探针的相继出现，在一定程度上克服了传统有机荧光试剂的缺陷，为生物分析提供了新的发展领域，成为了近年来研究的热点，在此我想作一简单介绍，希望能起到抛砖引玉的作用，如果大家觉得我有什么地方说错的话，欢迎批评指正！让我也从中受益！1、荧光纳米粒子的分类荧光纳米粒子是指可以发荧光的半导体纳米微晶体（量子点）或将荧光团(Fluorophore)通过包埋、共价键连接以及超分子组装等方式引入有机或无机纳米粒子中，并让纳米粒子承担有机小分子荧光染料的检测、标记等功能。
与传统的荧光染料相比，荧光纳米粒子具有更高的亮度和光稳定性，也能更加容易地实现水分散性和生物相容性。
另外，随着纳米制备技术的进一步提高，对纳米粒子的尺度的精确控制及对粒子功能化手段的日臻完善，这在很大程度上使荧光纳米粒子满足了化学传感器、生物探针等领域的要求。
目前荧光纳米粒子主要有无机发光量子点、荧光高分子纳米微球、复合荧光二氧化硅纳米粒子三大类。
1.1.量子点量子点(quantum dot, QD)又可称为半导体纳米微晶体，是由数百到数千个原子组成的无机纳米粒子，是一种由II-VI 族或者III-V 族元素组成的纳米颗粒。
目前研究较多的主要是CdX(X = S、Se、Te)。
量子点粒径很小，它们的电子和空穴被量子限域，连续能带变成具有分子特性的分立能级结构，因此光学行为与一些大分子很相似，可以发射荧光。
量子点的体积大小严格控制着它的光谱特征。
量子点的晶体颗粒越小，比表面积越大，分布于表面的原子就越多，而表面的光激发的正电子或负电子受钝化表面的束缚作用就越大，其表面束缚能就越高，吸收的光能也越高，即存在量子尺寸效应，从而使其吸收带蓝移，荧光发射峰也相应蓝移。
实验十二微丝的观察(荧光探针标记)
拓展应用领域
将荧光探针标记技术应用于更多领域，如疾病诊断、药物筛选等， 推动生物医学研究的发展。
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实验十二微丝的观察(荧光探针标 记)
目 录
• 引言 • 实验材料与方法 • 微丝的结构与功能 • 荧光探针标记技术在微丝观察中的应用 • 实验步骤与操作 • 实验结果与分析 • 结论与展望
01 引言
实验目的
观察微丝在细胞内的分布和动态变化
通过荧光探针标记微丝，利用荧光显微镜观察其在细胞内的分布和动态变化，了 解微丝在细胞生理过程中的作用。
荧光探针的特异性
实验结果表明，所使用的荧光探针具有较高的特异性，能够准确标 记微丝。
微丝的功能分析
通过对微丝的动态观察，发现微丝在细胞运动、分裂等过程中发挥重 要作用。
对未来研究的展望
深入研究微丝的功能
进一步探讨微丝在细胞内的具体作用机制，以及与其他细胞结构 的相互作用。
发展新的荧光探针技术
研发更灵敏、更特异的荧光探针，以实现对微丝更精细的观察和研 究。
微丝形态与功能探讨
微丝在细胞内的形态和分布与其功能密切相关。例如，细胞边缘的微丝可能与细胞形状维持和细胞运动有关，而 应力纤维则可能与细胞收缩和机械传导有关。通过对微丝形态和分布的观察和分析，可以进一步探讨微丝在细胞 内的功能。
与理论预测的比较
与已知微丝结构的比较
通过对比已知的微丝结构和本实验观察到的微丝结构，可以验证实验结果的准确性。在本实验中，观 察到的微丝结构与已知的微丝结构相符，进一步证实了实验结果的可靠性。
状结构。
微丝的形态
微丝在细胞中呈现动态变化，可以 形成分支、网络或束状结构。
荧光探针标记
将荧光探针标记技术应用于更多领域，如疾病诊断、药物筛选等， 推动生物医学研究的发展。
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实验十二微丝的观察(荧光探针标 记)
目 录
• 引言 • 实验材料与方法 • 微丝的结构与功能 • 荧光探针标记技术在微丝观察中的应用 • 实验步骤与操作 • 实验结果与分析 • 结论与展望
01 引言
实验目的
观察微丝在细胞内的分布和动态变化
通过荧光探针标记微丝，利用荧光显微镜观察其在细胞内的分布和动态变化，了 解微丝在细胞生理过程中的作用。
荧光探针的特异性
实验结果表明，所使用的荧光探针具有较高的特异性，能够准确标 记微丝。
微丝的功能分析
通过对微丝的动态观察，发现微丝在细胞运动、分裂等过程中发挥重 要作用。
对未来研究的展望
深入研究微丝的功能
进一步探讨微丝在细胞内的具体作用机制，以及与其他细胞结构 的相互作用。
发展新的荧光探针技术
研发更灵敏、更特异的荧光探针，以实现对微丝更精细的观察和研 究。
微丝形态与功能探讨
微丝在细胞内的形态和分布与其功能密切相关。例如，细胞边缘的微丝可能与细胞形状维持和细胞运动有关，而 应力纤维则可能与细胞收缩和机械传导有关。通过对微丝形态和分布的观察和分析，可以进一步探讨微丝在细胞 内的功能。
与理论预测的比较
与已知微丝结构的比较
通过对比已知的微丝结构和本实验观察到的微丝结构，可以验证实验结果的准确性。在本实验中，观 察到的微丝结构与已知的微丝结构相符，进一步证实了实验结果的可靠性。
状结构。
微丝的形态
微丝在细胞中呈现动态变化，可以 形成分支、网络或束状结构。
荧光探针标记
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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。
实验部分
一、时间对RA和Cu2+反应的影响
可以看出，反应刚开始时体系荧光 增强的速率较快，但1 h后荧光增强 的速率变慢,，2 h后荧光强度变化 很小，几乎形成了一个平台，说明 RA和Cu2+的反应基本完成。 本文选择RA和Cu2+反应2 h后进行 测试。
大多数报道的铜离子荧光分子探针都是荧光猝灭型的。探针识别客 体时荧光猝灭不仅不利于高通量信号输出，而且其它猝灭过程也易引起 干扰，所以开发高灵敏、高选择性的荧光增强型铜离子荧光分子探针具 有重要意义。
检测原理
光诱导电子转移机理(PET过程)---荧光增强
“turn －on”类型 原理：识别基团很强的给电子能力，能够将其处于最高占有轨道(HOMO)上的电子,转
￭罗丹明类阳离子荧光探针具有良好细胞膜渗透性以及对细 胞无毒副作用，在活体或活细胞中也可用它来做探针。
￭常见的有机染料分子如罗丹明、荧光素、香豆素等具有 价格便宜、容易修饰及光谱性质丰富等特点，成为理想的 金属离子探针生色团。
￭在这些染料分子中，罗丹明类化合物因具有摩尔消光系数 高、光稳定性好、荧光量子产率高、对 pH不敏感、较长 的激发波长和发射波长等优异的光物理和光化学性能，从 而被广泛的应用于离子探针的设计中。
在5Lmol/L RA的乙腈/水(体积比 1：1)溶液中分别加入50Lmol/L 不同种类的常见金属离子,室温 下反应2 h.被测试的金属离子有 Na+, K+, Mg2+,Ca2+, Mn2+, Cd2+, Cr3+, Co2+, Ni2+, Ag+, Pb2+, Zn2+, Fe3+, Hg2+和Cu2。
实验部分
三、pH对RA荧光光谱的影响
结果表明,探针RA在较宽的pH范围 内(4.1~10.5)主要以螺环形式存在, 其水溶液既无颜色又几乎无荧光, 表明它是一个对pH不敏感的荧光 分子探针,经拟合计算得pKa=3.00. 本论文选用CH3CN/H2O(体积比 1:1)体系进行试验。
实验部分
四、离子选择性
检测原理
背景知识---荧光探针的机理 ￭顺磁性荧光猝灭 ￭光诱导电子转移机理 ￭光诱导电荷转移机理 ￭荧光共振能量传递 ￭激基缔合物或激基络合物的形成
检测原理
顺磁性突光猝灭---猝灭型荧光探针
Cu2+是d9结构的顺磁性离子，荧光团系统内交叉能量传递(isc)速度更快， 促进了体系间跨越，使得激发单重态的荧光分子转变至三重态，这是 荧光猝灭的主要原因，对荧光具有极强的猝灭。
入激发态的荧光团因电子激发而空出的HOMO，从而使突光团被光激发的电子无 法直接跃迁回基态轨道发出突光,从而导致突光团辞灭；但是当识别基团与被识别 客体相结合后,识别基团的给电子能力降低，使受体的HOMO低于荧光团的HOMO， 导致PET过程减弱,或不再发生,突光团能够放出荧光。
实验部分
测定荧光光谱
荧光探针
《罗丹明类荧光探针的合成及对铜离子的检测》
研究背景
常见的检测方法
01
02
03
04
05
分光光度法 电化学法 灵敏度较低 选择性较差
原子吸收 光谱法
高效液相色 谱法
对仪器要求 较 高、分析 成本高
对仪器要求 较高、分析
成本高
荧光光谱法
简便、快捷 灵敏度高、 选择性好、 成本低等优 点
目
录
Contents
除了Hg2+有很小的荧光响应外, 其它常见的共存金属离子未表 现出荧光增强性能。 因此, RA是一个高选择性荧光增 强型Cu2+探针。
实验部分
铜离子含量的测定
在6.5×10-8~2.9×10-6mol/L范围内， Cu2+的浓度与相对荧光强度(△F=F-F0） 呈良好的线性关系，线性回归方程为△ F=3.43c-0.07(c的单位是10-6mol/L),相关 系数R2=0. 9989.测定11次探针空白,得标 准偏差为5.72×10-8,以3倍标准偏差计算 得到检出限为5. 0×10-8mol/L。