1.1.荧光探针的简介

目前用于目标物质分析检制的方法有很多种。如红外光滑法(R)、紫外可见分光光度法(UV-Vis)、高效液相色谱法(HPLC)、质谱法(MS)、核磁共报进法NMR)等，但是这些分析方法存在很大的弊端，如操作要求苛刻、校器体积庞大、数据需专业分析、检测过程耗时、样品无法回收利用等。而变光探计技术不仅操作方便，合成廉价，检测时间短，而且荧光检测方法的还能直观表达，对被分析样品无损害，对微量分析物也能达到高效检测和识别的目的，适用于微量目标物质及实时检测方面的应用。^[1.2]

在众多科研工作者的不懈努力下荧光分析技术取得了令人瞩目的成就。各种各样新型、实用的荧光探针也因为其特殊的功能而被科研人员成功研制出来。例如，通过使用共聚焦荧光显微镜，在生物细胞内注入荧光探针可以实现对细胞内某些特定细胞器，以及目标蛋白质或某一特定化合物进行标记，标记后在荧光显微镜下科研工作者可以实时检测目标物质的分布，达到实时监控的目的。此外，由于荧光探针的小分子特性使得其可以轻松融入细胞内部为其生物应用莫定了基础。总的来说，优秀的生物兼容性、极低的生物毒性、较高的反应灵敏度、迅速的信息反馈，让荧光探针技术在药物学分析、环境监测、蛋白质标记、疾病临床诊断等诸多研究领域也得到了高度关注。^[3.4.5]

通常所见的荧光探针一般可以分成三个部分(图1-1):接收器(eeptor)、荧光团(fluorphore)和连接基团(space)。此三者之间相辅相成缺一不可，每个部分对荧光探针的作用都是无可替代的。首先，识别和接受部分决定了荧光探针的特异性，此性能是探针是否具有检测应用的先决条件，也是一个探针成功与否的关键所在，因此开发一个优秀的荧光探针接收器的选择十分重要。荧光团也是荧光输出部分是荧光信号的直观体现者，当探针对分析物作出响应时，其检测结果便是通过这一部分表达出来。 而目标分析物与接收器是否容易结合以及结合后是否容易脱落则对该探针检测时的灵敏度和反应时间具有决定性作用。除此之外，外界干扰(温度、检测体系极性、酸碱度等)以及荧光团的荧光量子产率等因素也对探针的灵敏度有很大的影响。^[6.7]

图1-1.荧光探针的结构

1.2.荧光基团

荧光团又称作发光基团是荧光探针最重要的组成部分，当探针接触到目标物质时可以将目标物质的识别信号转化成荧光信号进行输出。此外它还决定着荧光探针的发光强度、发射波长和荧光寿命等诸多因素。荧光探针的发光性能在很大程度上决定于此，因此荧光团选择对开发--个优秀的荧光探针具有十分重要的影响。迄今为止，已有很多荧光团被用在化学传感器领域，常见的荧光团有罗丹明、苯并噻唑外、香豆素、氟硼二吡咯、喹啉、荧光素等。

1.2.1.罗丹明及其行生物

在荧光探针研究领域有许多优秀的荧光团，罗丹明及其衍生物(图1-2)具有较大的发射波长(gt;500nm)、发光性能稳定、颜色变化明显、较高的荧光量子产率等优点。这些显著优点使得罗丹明及其衍生物被广泛应用荧光探针的合成。常见的罗丹明类行生物有罗丹明B(图1-3),罗丹明6G,罗丹明101,罗丹明19,罗丹明110,罗丹明123等 。

图1-2.罗丹明的结构式

图1-3.罗丹明类衍生物罗丹明B的结构式

通常情况下螺环闭合时罗丹明是无荧光和颜色的，而由于某些外界因素的影响使得其发生开环反应时，罗丹明则会发生突变荧光得到释放，颜色也由无色变成粉红色或紫红色。此外，在不同的酸碱条件下以及不同的极性溶剂中，罗丹明及其衍生物也呈现出开环及闭环状态，如在腹性溶液中罗丹明类化合物便容易发生开环反应，发生一个由无色到红色的颜色变化并放出强烈的荧光。有些对酸碱性具有特殊响应的荧光探针就是以此为设计原理的。

1.3.常见的荧光探针发光原理