荧光探针在细胞成像领域的研究进展

的荧光探针材料在细胞成像领域的应用,介绍了 其 发 射 波 长、荧 光 量 子 产 率、生 物 相 容 性、光 稳 定 性、细 胞 毒 性 以
及 遗 传 毒 性 等 特 性 . 设 计 并 合 成 发 射 波 长 较 长 、Stokes位 移 大 、生 物 相 容 性 好 、光 稳 定 性 好 、廉 价 的 荧 光 探 针 将 是
氧化石墨烯是 石 墨 烯 的 重 要 衍 生 物,被 广 泛 运 用 于生物成 像 中.２０１７ 年 课 题 组 制 备 了 一 种 三 苯 胺 衍 生物改性 的 氧 化 石 墨 烯 . [１５] 其 表 现 出 优 异 的 光 学 性 能,在细胞成像 当 中 具 有 广 阔 的 应 用 前 景. 它 能 够 对 HepG２ 细 胞 进 行 清 晰 地 显 影 ,如 图 ３ 所 示 .
荧光成像技术的主要研究方向.
关 键 词 : 荧 光 材 料 ;荧 光 探 针 ;细 胞 成 像
中 图 分 类 号 : O６３
文 献 标 识 码 :A
DOI:１０．３９６９/ji．ssn．１００１Ｇ９７３１．２０１８．０９．００６
０ 引 言
荧 光 成 像 技 术 是 生 物 研 究 和 临 床 诊 断 中 最 广 泛 ,最 有力的 可 视 化 技 术 之 一,具 有 选 择 性、可 见 性 和 可 调 性[１Ｇ２].随着荧光 探 针 的 多 样 化 及 相 关 仪 器 的 改 进,荧 光 成 像 技 术 已 广 泛 应 用 于 分 子 、细 胞 及 组 织 等 不 同 层 次 的 成 像 ,即 标 记 特 殊 离 子 ,检 测 生 物 大 分 子 ,示 踪 活 细 胞 的生物学行为、体内特殊器官或肿瘤的成像等[３Ｇ４].
杨 媛 等:荧光探针在细胞成像领域的研究进展
文 章 编 号 :１００１Ｇ９７３１(２０１８)０９Ｇ０９０３１Ｇ０７
０９０３１
荧光探针在细胞成像领域的研究进展∗
杨 媛１,马 拉 毛 草２,马 恒 昌１
(１．西北师范大学 化学与化工学院,生态环境相关高分子材料教育部重点实验室, 甘肃省高分子材料重点实验室,兰州 ７３００７０;２．西北师范大学 逸夫图书馆,兰州 ７３００７０)
医 学 诊 断 、生 物 分 子 检 测 以 及 生 物 成 像 等 领 域 显 示 出 了 重 要 的 应 用 价 值 ,因 此 受 到 越 来 越 多 的 化 学 和 材 料 工 作 者
的 重 视 . 综 述 了 碳 纳 米 材 料 、半 导 体Biblioteka Baidu量 子 点 、稀 土 金 属 、有 机 荧 光 小 分 子 、聚 合 物 荧 光 纳 米 颗 粒 几 种 常 见 不 同 类 型
摘 要: 荧光成像技术是生物医学领域的重要研 究 手 段,可 对 目 标 分 子 进 行 原 位 实 时 的 监 测,且 这 种 方 法 具 有
无 损 伤 、高 特 异 性 和 高 灵 敏 度 ,以 及 能 在 细 胞 水 平 获 得 更 高 的 分 辨 率 等 优 势 . 近 年 来 ,荧 光 材 料 在 离 子 分 子 识 别 、
碳纳米 管 按 石 墨 烯 层 数 可 分 为 单 壁 碳 纳 米 管 (SWCNTs)和 多 壁 碳 纳 米 管 (MWCNTs).２０１５ 年 Antaris[１４]等对碳纳 米 管 进 行 简 单 分 离 得 到 超 高 纯 度 的(６,４)SWCNTs,可 用 于 超 高 灵 敏 度 的 分 子 成 像,甚 至可检测细胞表面上的某些特殊蛋白质. １．１．４ 氧 化 石 墨 烯 荧 光 探 针
１ 无 机 材 料 荧 光 探 针
１．１ 碳 纳 米 荧 光 探 针 １．１．１ 富 勒 烯 荧 光 探 针
１９８５年 Smalley等 报 [１０] 道了富 勒 烯 之 后,引 起 了
化学工作者极 大 的 关 注.２０１６ 年 Tan 课 题 组 制 [１１] 备 了一种 水 溶 性 荧 光 富 勒 烯 (C６０ＧTEGＧCOOH)包 覆 的 介孔二氧化硅纳米粒 子 (MSN),用 于 pH 敏 感 药 物 释 放 和 细 胞 荧 光 成 像 ,如 图 １ 所 示 . 在 体 外 研 究 中 ,所 制 备的材料显示出优 异 的 生 物 相 容 性 并 且 载 有 DOX 的 纳米载体表现出有效的抗癌能力. １．１．２ 碳 量 子 点 荧 光 探 针
荧光 探 针 现 已 广 泛 应 用 于 化 学 传 感[５]、光 电 材 料[６]、分子检测 和 [７] 生物活 体 成 像 等 [８] 领 域. 其 中,对 于荧光成像技术 而 言,荧 光 探 针 扮 演 了 十 分 重 要 的 角 色 ,起 到 对 观 察 对 象 进 行 标 记 和 示 踪 的 作 用 . 因 此 ,设 计并合成/制备出 发 射 波 长 范 围 广、荧 光 量 子 产 率 高、 生物相容性好、细 胞 毒 性 小 等 的 荧 光 探 针 成 为 化 学 和 材料工作者研 究 的 热 点,是 重 要 的 研 究 课 题 . [９] 本 文 综述了近几年报 道 的 荧 光 材 料,主 要 包 括 无 机 荧 光 材 料和有 机 荧 光 材 料. 无 机 荧 光 材 料 又 包 括 碳 纳 米 材 料、半导体量子点、稀 土 金 属 等,有 机 荧 光 材 料 包 括 小 分子荧光探针和聚合物荧光探针.这些材料因其优异 的 性 能 可 应 用 于 分 子/离 子 检 测 、细 胞 器 成 像 以 及 细 胞 行为学研究.
碳量子点(CDs)的发 射 波 长 横 越 可 见 光 区 和 近 红 外 区[１２],具 有 细 胞 毒 性 低、光 稳 定 性 高 等 优 异 性 质. ２０１５年 Tarasankar等 合 [１３] 成 了 CDs,其 发 射 波 长 为 ３９０nm,荧光量子产率达 ５．１％.如图 ２ 所示,作 者 用 CDs对 L９２９活细胞进行 染 色,用 溴 化 乙 锭 (选 择 性 地 染色死细胞)进 行 对 比,两 部 分 之 间 几 乎 没 有 重 叠,说 明 CDs是非常好的活细胞成像的荧光探针. １．１．３ 碳 纳 米 管 荧 光 探 针