N-羟乙基-1,8-萘二酰亚胺探针与核苷间电子转移的激光闪光光解研究

核酸与核酸前体参与的电子转移(ET)作用能够直接或间接导致核酸主链和碱基侧链的断裂,因此对核酸碱基光动态损害机理的深入研究具有重要的理论和实际意义．其中,核酸荧光探针逐渐成为研究生物分子的主要技术之一,借助于时间分辨的瞬态吸收光谱技术,检测荧光探针激发态物种及其与核酸之间发生电子转移作用而产生的活性中间体,能够深入了解光断裂反应的最初步骤,揭示核酸断裂电子转移反应的微观机理．     

三环嘌呤碱基内源性探针的稳态荧光研究

近十年来,荧光探针技术已成为核酸研究中最重要的领域之一.但由于嘌呤与嘧啶碱基本身常温下荧光较弱,因此研究碱基激发态及其电子转移有较多困难.其次,生物体的内源型荧光探针种类很少,故现今广泛使用外源型荧光探针如溴代乙锭、卟啉吖啶等共轭杂环正离子,它们具有荧光强、易检测等优点,但也易于产生结构性干扰.     

双光子荧光探针

荧光探针作为研究生物系统必不可少的工具,借助双光子显微成像可以直观便捷地对生物活性化合物或生物功能客体成分进行实时动态三维观测与监控。近十年来发展的双光子激发荧光探针,较单光子荧光探针具有显著的优点,如高分辨率、高清晰度、高灵敏度、无光漂白、无光致毒、定靶激发、高横向与纵向分辨率、低的生物组织吸光系数及低的组织自发荧光干扰等。本文综述了近七年来的双光子阳离子探针、双光子阴离子探针、双光子SO_2探针、双光子pH探针、双光子核酸探针、双光子半胱氨酸探针、双光子活性氧探针、双光子磷酸探针、双光子CO探针、双光子Alph-细胞探针、双光子CYP1A酶探针、双光子极性、黏度与温度探针的结构特性及其在生物成像方面的应用。双光子荧光探针已被广泛应用于临床诊断、疾病监测和药物筛选上,这推动了生物化学、医学和生命研究的发展。     

萘二酰亚胺类探针闪光光解的研究

大量研究已经证实核酸光化学损害主要部位是核酸主链和碱基侧链[1],而核酸碱基的变异是导致基因突变的一个重要原因,因此对核酸碱基的光动态损害机理的深入研究具有重要的理论和实际意义.近年来,外源型荧光探针技术在生物化学,特别是核酸化学研究中应用极为广泛.其中萘二酰亚胺类化合物具有较好的抗癌性能[2],是典型外源型核酸荧光探针之一,在生物化学和医学的领域内广泛应用[3,4].因此,研究这类探针的瞬态与稳态光化学特性成为具有重要的学术意义,并为它们在核酸化学研究中的应用提供重要的信息.     

荧光成像在生物分析中的应用

荧光显微镜与荧光光谱仪耦合系统可获取显微荧光成像及微区荧光光谱、荧光寿命的测定信息,广泛应用于细胞、组织中蛋白质的结构功能分析,核酸的识别检测,金属离子、自由基的定量测定,以及纳米生物探针的研制等生物分析研究的热点领域。本文引用文献46篇,综述了荧光成像在生物分析中的应用新进展。     

溶剂极性效应和pH效应对萘二酰亚胺型荧光探针荧光光谱影响的研究

萘二酰亚胺类化合物是新的抗病毒前体之一,在生物化学和医学领域的应用近来引起广泛注意[1].这类化合物具有独特的荧光特性[2],可用于核酸损害机理的研究,是典型的外源型核酸荧光探针之一.因此,研究这类探针的荧光光谱特性对核酸化学的研究将提供重要信息.本文研究了三种新型荧光探针N-(羟乙基)-1,8-萘二酰亚胺(NI1),2-(1,8-萘二酰亚胺基)乙酸(NI2)和6-(1,8-萘二酰亚胺基)正己酸(NI3)在不同极性溶剂中的荧光光谱性质.实验表明,随着溶剂极性的增大,NI型荧光探针的荧光发射峰值发生了明显的红移,荧光强度变化的总体是增大的(表1),其Stock位移(荧光的最大发射峰波长值与最大吸收峰波长值之差)符合Lippert线性方程,如图1所示.     

一种不对称菁染料及其与不同结构DNA的相互作用

为考察小分子配基与不同核酸结构的结合机理,发展新的核酸探针分子,合成了一种新型一次甲基不对称菁染料(MTP).吸收光谱、荧光光谱及圆二色光谱研究结果表明,MTP可与平行和混合平行G-四链体DNA(如c-myc和22AGK+)较强地结合,并引起130~180倍的荧光增强;其与单/双链DNA作用较弱,导致40~60倍荧光增强;而与反平行G-四链体DNA(如TBA和22AGNa+)的作用最弱,只引起15~25倍荧光增强;以上结果表明MTP可作为荧光探针分子用于区别不同结构的核酸分子.结合机理研究表明,平行和混合平行G-四链体DNA优先通过沟槽结合模式结合1分子MTP,再通过末端堆积模式结合另1分子MTP.     

核酸适配体荧光探针在生化分析和生物成像中的研究进展

核酸适配体是指通过体外筛选技术从核酸文库中筛选出来,能够高特异性、高亲和力识别靶标物的寡核苷酸序列,具有靶标类型广泛、合成简单、相对分子质量小、化学稳定性高、易于进行生物化学修饰等优点。 核酸适配体能够通过折叠成特定的二维或三维构型与靶标物特异性结合,加上合适的信号转导机制,为重要靶标物的研究提供理想的分子识别与分子检测探针。 荧光检测技术具有高灵敏、高分辨率、易于实现多元分析等优点。 将核酸适配体的分子识别特性与荧光优异的光学检测性能相结合,在生命科学研究领域有着广泛的应用空间。 本文主要综述了核酸适配体荧光探针常见的分子设计和信号响应方式,及其在细胞成像、亚细胞成像中的应用研究,并对核酸适配体探针目前面临的一些挑战进行了讨论,最后对其未来的发展方向进行了展望。     

核酸前体及其修饰结构的电子转移机理研究

应用荧光淬灭和激光光解瞬态吸收光谱技术研究了一系列核酸前体(核酸碱基、核苷及其结构修饰物)、小牛胸腺ctDNA与各种荧光探针及蛋白酶之间的瞬态、稳态电子转移作用机理。测定结果表明,它们的稳态、静态荧光淬灭作用很强,很好地符合Stern-Volmer线性方程,淬灭速率常数,k~q(s)和k~q(d),达10^10.M^-^1S^-^1,属于扩散控制,表明核酸前体的基态可作为电子受体或给体而分别与含色氨酸残基的蛋白酶、受电子型荧光探针之间发生具有电子转移性质的相互作用。对鸟嘌呤的结构修饰物进行了激光光解的瞬态吸收光谱研究,检测了几类活性中间体,论证了激发态的光致电子转移和能量转移机理。     

基于功能核酸的细胞荧光成像

细胞是生物体基本的结构和功能单元,对活细胞中特定生物组分进行动态分析,将为相关生命活动过程的研究提供重要信息。荧光成像为细胞分析提供了一种操作简单、灵敏度高、可实时监测细胞微观动态分子过程的光学生物成像技术。发展高性能的荧光探针用于活细胞成像已成为研究热点。功能核酸是一类具有特殊化学和生物学功能的寡核苷酸分子,除了天然存在的核酶(Ribozyme)和核糖开关(Riboswitch)之外,还包括通过指数富集的配体系统进化技术(SELEX)筛选获得的核酸适体和脱氧核酶(DNAzyme)。功能核酸由于具有合成简单、免疫原性低、相对分子质量小、化学稳定性高、易于修饰等优点,在生物成像领域受到广泛关注。本文主要综述了基于功能核酸的荧光探针在细胞成像领域中的应用研究,总结了该领域面临的挑战,并对其未来发展方向进行了展望。     

基于链置换循环无标记检测端粒酶RNA的荧光法

以氧化石墨烯(GO)作为DNA载体和荧光猝灭剂, SYBR Green Ⅰ(SGⅠ)为荧光信号探针, 发夹核酸探针为分子识别探针, 基于目标物启动的发夹核酸探针链置换循环反应, 建立了一种利用荧光共振能量转移和链置换循环放大技术检测端粒酶RNA(hTR)的荧光新方法. 发夹核酸探针hpDNA1和hpDNA2吸附在GO表面, 嵌插在发夹DNA探针茎部的SGⅠ的荧光信号被GO猝灭. 当人工合成的目标物(T1)存在时, T1与hpDNA1杂交打开hpDNA1的茎-环结构而引发hpDNA2与T1之间的链置换循环反应, 由此累积产生大量的hpDNA1/hpDNA2杂交双链. 刚性的双链DNA脱离GO表面, 导致所嵌插的SGⅠ产生较强的荧光信号. 基于荧光信号的变化, 可定量检测0.2~50 nmol/L的T1, 检出限为90 pmol/L. 该方法为端粒酶RNA检测提供了一种高灵敏、 高特异性且无需标记的荧光新途径.     

基于链置换循环无标记检测端立酶RNA的荧光法

以氧化石墨烯(GO)作为DNA载体和荧光猝灭剂,SYBRGreen Ⅰ(SGⅠ)为荧光信号探针,发夹核酸探针为分子识别探针,基于目标物启动的发夹核酸探针链置换循环反应,建立了一种利用荧光共振能量转移和链置换循环放大技术检测端粒酶RNA (hTR)的荧光新方法.发夹核酸探针hpDNA1和hpDNA2吸附在GO表面,嵌插在发夹DNA探针茎部的SG Ⅰ的荧光信号被GO猝灭.当人工合成的目标物(T1)存在时,T1与hpDNA1杂交打开hpDNA1的茎-环结构而引发hpDNA2与T1之间的链置换循环反应,由此累积产生大量的hpDNA1/hpDNA2杂交双链.刚性的双链DNA脱离GO表面,导致所嵌插的SG Ⅰ产生较强的荧光信号.基于荧光信号的变化,可定量检测0.2～50 nmoL/L的T1,检出限为90 pmol/L.该方法为端粒酶RNA检测提供了一种高灵敏、高特异性且无需标记的荧光新途径.     

荧光共振能量转移高灵敏检测汞离子和半胱氨酸

开发了一种简单快速的荧光探针,该探针在DNA的3’端标记荧光素并利用[T-Hg(II)-T]复合结构对荧光进行猝灭,荧光素与[T-Hg(II)-T]复合结构之间发生荧光共振能量转移。在对探针链长度以及pH和反应时间等实验条件进行优化后,该荧光探针对汞离子具有较高的选择性,用于汞离子分析时检出限可以达到纳摩尔级。当加入半胱氨酸,由于形成了半胱氨酸-汞离子复合结构,[T-Hg(II)-T]复合结构被破坏,荧光强度大量的恢复。利用此原理可以对半胱氨酸进行分析,检出限也可以达纳摩尔级。该荧光探针利用一条廉价的T碱基适配体链所构筑,相比传统的荧光探针有着独特的优势。     

荧光探针在氰化物分析中的研究进展

氰化物极易与细胞色素氧化酶键合,抑制电子转移、导致组织缺氧,从而显示较强的毒性。荧光化学传感器作为简易、灵敏且可视化的方法广泛应用于氰化物的检测。本文对荧光探针在氰化物检测中的应用进行综述,概述了氰化物的毒性机制和荧光探针对氰化物的响应机理。同时,本文总结了荧光探针在水体、食品和生物组织中对氰化物的检测及生物成像中的应用,并对荧光探针在结构设计中如何提高生物兼容性和靶向性等进行了展望,以期为光化学探针分子的设计及应用提供理论与研究依据。     

一种新型荧光探针--分子信标的研究及应用进展

分子信标是一种基于荧光能量转移原理而设计的发夹型寡聚核酸荧光探针。它通过与核酸等靶分子相互作用后发生构象的变化而产生荧光信号,对靶分子的检测具有灵敏度高、选择性强、适合于活体实时检测等优点。目前已广泛应用于生物化学分析、生物医学研究和环境监测等各领域。本文对分子信标的设计原理及其研究和应用进展进行了综述。     

单分子荧光成像研究凝血酶核酸适体的折叠

通过对固定在表面的TMR标记凝血酶核酸适体进行单分子荧光成像, 在单分子水平上研究了凝血酶核酸适体的折叠. 在有K+存在的条件下, 核酸适体分子与K+结合后发生折叠, 形成G四分体结构, 使得TMR靠近富含鸟嘌呤的G四分体, 并与鸟嘌呤发生电子转移, 从而导致TMR荧光强度降低. 根据TMR的单分子荧光强度观察到不同K+浓度下核酸适体在折叠和无规卷曲两种状态下的分布. 结果表明, 可利用电子转移引起的荧光强度变化在单分子水平上研究核酸适体构象变化, 这一新方法的建立是对常用的单分子荧光共振能量转移(FRET)法的重要补充.     

锌离子荧光探针研究进展

锌广泛存在于人体内,具有重要生理功能。因此,对游离锌离子的选择性识别和有效检测具有重要意义。荧光探针因其设计简单、易于操作、灵敏度高、可细胞成像等诸多优点而广泛应用于锌离子的识别研究。锌离子荧光探针常见的识别机理包括光致电子转移、分子内电荷转移、荧光共振能量转移、聚集诱导荧光增强、螯合荧光增强等。其中,基于螯合荧光增强机理的锌离子探针,其荧光团通常可同时作为识别基团,因此,相比于其它探针,具有设计较为简单、合成较为便捷的优点。本文综述了近年来文献中报道的基于以上各种识别机理的锌离子荧光探针,并着重介绍了螯合荧光增强机理在锌离子识别中的应用。     

苯胺类受体荧光探针识别位点的差异性构筑与识别机制研究

为实现分子水平上对小分子荧光探针与目标物结合过程的识别机制研究,分别以苯胺、邻苯二胺、间苯二胺作为起始原料,定向构筑荧光探针结构。构建柔性羧酸链作为探针对目标物的结合位点,分别引入了两个、邻位四个与间位四个识别位点,合成得到一系列结构相似、仅识别位点有差异性的苯胺类受体荧光探针TI、T4、T5。光谱性能分析结果显示;T...     

多肽荧光探针在蛋白质检测中的应用

荧光探针法是痕量蛋白质检测的重要方法,其中多肽荧光探针得到了广泛的应用.本文综述了3种主要类型多肽荧光探针,即单荧光标记探针、双荧光标记探针和与其他材料形成复合物的探针的结构特点、检测原理以及不同类型多肽荧光探针在蛋白质定性、定量检测和酶活性测定等方面的应用,并对多肽荧光探针的未来发展方向进行了展望.     

荧光光度法测定核酸的研究进展

对荧光光度法分析检测核酸的基本原理及研究进展进行了综述。讨论了荧光染料、金属离子、金属络合物及纳米粒子等荧光探针在核酸检测中的应用,引用文献51篇。