文 献 综 述

小分子荧光探针由于其体积小、合成简单等特点在当今社会技术领域中扮演着越来越重要的角色。此领域的研究融合了生物化学、有机合成、分析化学等相关学科, 是当今化学发展的一个重要方向, 有着广阔的前景。

荧光分子探针（fluorescent molecular probe）、荧光分子开关（fluorescent molecular switch）和荧光分子传感器（fluorescent molecular sensor）是在荧光分子识别中经常使用的概念。荧光分子探针是其中内涵最广的一个概念，一般凡是在一定体系内，当某种物质或体系的某一物理性质发生变化时该分子的荧光信号能发生相应改变的分子就可称为某一物质或物理性质的荧光分子探针。荧光分子探针是建立在分子识别和荧光技术两者有机结合的基础上，通过特定的受体结合目标实现分子识别，并随之通过相应的荧光信号传导机制将这些分子识别到的信息转换为易于检测的荧光信号，从而实现单分子水平上的原位、实时检测。目前，设计、合成专业化、特殊化的荧光分子探针已经引起了广泛的关注，成为了一个世界性的热门研究课题，下面就介绍一下荧光分子探针在各个领域的应用。

绿色荧光蛋白质( GFP) 最初由Shimomura 等 在海洋生物水母Aequorea victoria 体内发现。从20 世纪90 年代起, GFP 在荧光成像技术中广泛应用于蛋白质的标记和一些其它化合物的活体检测。GFP 由238 个氨基酸组成, 它较大的体积在活体标记中可能会影响被标记的蛋白质或细胞的正常生理功能。小分子荧光探针的出现可以弥补这一缺陷。小分子荧光探针一般由两部分组成: 荧光团以及与受体专一性高亲和力结合的配体。受体与目标蛋白质( POI) 融合, 通过受体与配体的相互作用来标记蛋白质。总体说来, 小分子荧光探针应该可以穿过细胞膜并且无毒; 能够与受体专一性稳定结合, 使得其在进行监测的较长时间( 几个小时) 内保持稳定性; 背景噪音水平尽可能的低; 探针尽可能地设计成一定的模式, 使得多种荧光团能够方便地结合。选择合适的受体可以实现对蛋白质位点专一性结合。一般说来, 受体与配体的结合应当尽可能地快, 有利于监测时间敏感性的生理过程。受体-配体的作用一般包括半抗原-抗体、生物素-抗生物素蛋白、酶-底物、联砷荧光物质与富含半胱氨酸的肽链之间的作用等。Tsien 等 提出了一种将荧光素的衍生物( FLAsH)荧光探针。Johnsson 等[ 14] 利用人类DNA 修复蛋白的6- #144;- 烷基鸟嘌呤-DNA-烷基转移酶( hAGT) 的特性, 提出了另一种蛋白质荧光标记方法，AGT型荧光探针。普洛麦格公司( Promega) 的研究者[13] 利用脱卤素酶(Halo Tag) 的特性提出了一种在思想上与AGT 融合蛋白质相似的新的蛋白质标记方法，Halo Tag 型探针等还有许多。蛋白质领域的不断探索推进了小分子荧光探针的快速发展, 随着越来越多性质良好的小分子荧光探针的出现, 人类对蛋白质的研究也将达到一个新的高度。

硫醇是一类非常重要的化合物，大量的生物化学事件包括氧化还原反应、甲基转移反应和辅酶A 参与的反应等与其有着密不可分的关系。目前已报道的用于检测硫醇的方法主要有：高效液相色谱法[8-9]、电化学法[10-11]、荧光法等。其中荧光法与其他几种方法相比具有简单易行、便于操作、高灵敏度和选择性好等显著特点，更重要的是能够实现对活体甚至单个细胞的实时可视化示踪，下面对于小分子荧光探针与巯基发生作用时反应基团的不同进行分类。其中包含以醛基为反应基团的硫醇荧光探针，以缺电子双键为巯基反应基团的硫醇荧光探针，利用巯基对苯环的亲核取代反应检测硫醇的荧光探针，以二硫键为巯基反应基团的硫醇荧光探针，以硒氮键为巯基反应基团的硫醇荧光探针，其他硫醇荧光探针等。

Hg2 是一种极具生理毒性的化学物质，它对人体的危害主要集中在中枢神经系统、消化系统和内脏器官，对呼吸系统、皮肤、血液及眼睛也有一定的影响。正是因为Hg2 存在高毒性，开发研制成本低、响应快、易实现、能应用于自然环境和生物体系的新型Hg2 检测手段显得尤为重要。近年来，通过比色或荧光分析，实现快速、便捷地检测Hg2 的化学传感法备受关注。我们根据荧光信号变化的不同，将小分子Hg2 荧光探针主要分为turn-off 型、turn-on 型和比率法检测三种类型。其中，turn-off 型荧光探针是指与Hg2 发生作用后自身荧光减弱或者猝灭的探针;turn-on 型荧光探针是指向原本不发光或者发荧光较弱的化合物溶液中加入Hg2 后，荧光出现或者荧光增强的探针［4］。比率法检测指的是与Hg2 作用前后，分子在两个不同波长下发生荧光强度对比变化的探针。

罗丹明荧光探针作为生物学研究中使用最广泛的荧光探针之一, 广泛地应用于活体细胞内小分子的检验、生物大分子的分析以及复杂生物体系的研究等方面。罗丹明类化合物具有摩尔吸收系数高、荧光量子产率高和激发波长长的特点, 能满足使用绿激光器的激光诱导荧光系统发展的需要, 在液相色谱和毛细管电泳分离及荧光检测时背景信号干扰也较少。通过对母体结构的修饰, 可以调控罗丹明类化合物的最大吸收波长、最大发射波长、量子产率等荧光特性, 从而很好地满足不同的使用要求[ 1] 。另外, 罗丹明类化合物适用的pH 范围宽, 可在低于生物体的pH 的条件下使用。因此, 以罗丹明为荧光发色团的罗丹明荧光探针已被广泛应用于生物体内离子及小分子的检测、生物大分子的分析和检测以及复杂生物体系的研究等领域。生物体内离子及小分子的检测，酶、多肽、蛋白的分析和检测，遗传物质的分析和测定，研究分子间的相互作用或生化反应，其他应用等。

总结

总之， 关于荧光探针的研究近年来发展极为迅速，无论是小分子荧光探针在硫醇检测中的应用还是小分子荧光探针在蛋白质标记与成像分析中的应用还是一些其他的领域中都是如此。而目前对于小分子荧光探针的研究肯定还是不够的，如目前的硫醇探针多为检测硫醇总量，对某一类硫醇分子特异性识别的探针比较少见，因此设计合成可以快速检测生物体内蛋白硫醇或非蛋白硫醇的荧光探针是非常必要的。如蛋白质标记与成像分析将来的工作中, 设计并开发出理想的受体-配体对,使得该类型探针在保证其体积较小的前提条件下也能同时满足高亲和力、高专性标记的要求,也有着十分重要的价值和应用前景。