基于含硫结构的次氯酸荧光探针：从机制到应用
2021-10-09 08:35:42
近日，沈建良课题组联合韩国梨花女子大学Juyoung Yoon院士团队，在化学类TOP一区刊物Coordination Chemistry Reviews (IF = 22.3)上发表综述论文Sulfur-based fluorescent probes for HOCl: Mechanisms, design, and applications，论文链接为：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010854521005063。
次氯酸(HOCl)是一种内源性活性氧(ROS)，具有抗菌杀菌作用。然而，它的异常表达涉及各种氧化应激相关的病理生理过程，如心血管疾病、关节炎和神经退行性疾病。因此，直接、快速、灵敏、选择性地检测生命系统中内源性HOCl对更好地理解HOCl涉及的化学生物学至关重要。
目前，已有化学发光法、比色法、电化学法和色谱法对HOCl进行检测。这些方法具有优异的灵敏度和选择性。然而，这些方法不能满足活体样本中HOCl的无创实时原位成像。近几十年来，荧光分析以其灵敏度高、时空分辨率高、操作简单、无创等优点在生物成像领域得到了广泛应用。相应地，大量荧光探针被报道用于HOCl相关的生物医学成像。通过这些探针，已陆续观察到HOCl在各种过程中的产生，例如风湿性关节炎表型的小鼠脚踝部位HOCl的生成。然而，这些探针仍然存在一些缺陷，如其他ROS的干扰、稳定性差等。这些问题必须从探针设计源头予以解决。
根据反应位点不同，次氯酸荧光探针通常可分为七大类。其中，由于其形态多样（硫醚、硫酯、硫缩醛等），含硫结构被广泛用于HOCl荧光探针的设计。硫基荧光探针对HOCl具有反应速度快、选择性高、灵敏度高等特点，在生物医学成像领域具有广阔的应用前景。因此，及时对这一领域进行总结，无疑将有助于下一代高性能HOCl荧光探针的开发。
在本文中，我们根据荧光探针与HOCl的含硫反应位点将其分为5类（如图1），包括硫醚、硫酯、硫缩醛/硫缩酮、硫脲和N,N-二甲基胺硫甲酰基；讨论了这些探针的反应机理，总结了它们的传感性能。对于一些文献中没有阐述的反应机制，我们做了一些合理的补充。最后，我们展望了该领域的成就、挑战和前景。
该论文得到了国家自然科学基金(31800833和21977081)、浙江省自然科学基金项目(LZ19H180001和LQ19C100001)、温州生物材料与工程研究所(WIBEZD2017001-03和WIUCASYJ2020001-2)等项目的支持。
图1 各含硫位点示意图
次氯酸(HOCl)是一种内源性活性氧(ROS)，具有抗菌杀菌作用。然而，它的异常表达涉及各种氧化应激相关的病理生理过程，如心血管疾病、关节炎和神经退行性疾病。因此，直接、快速、灵敏、选择性地检测生命系统中内源性HOCl对更好地理解HOCl涉及的化学生物学至关重要。
目前，已有化学发光法、比色法、电化学法和色谱法对HOCl进行检测。这些方法具有优异的灵敏度和选择性。然而，这些方法不能满足活体样本中HOCl的无创实时原位成像。近几十年来，荧光分析以其灵敏度高、时空分辨率高、操作简单、无创等优点在生物成像领域得到了广泛应用。相应地，大量荧光探针被报道用于HOCl相关的生物医学成像。通过这些探针，已陆续观察到HOCl在各种过程中的产生，例如风湿性关节炎表型的小鼠脚踝部位HOCl的生成。然而，这些探针仍然存在一些缺陷，如其他ROS的干扰、稳定性差等。这些问题必须从探针设计源头予以解决。
根据反应位点不同，次氯酸荧光探针通常可分为七大类。其中，由于其形态多样（硫醚、硫酯、硫缩醛等），含硫结构被广泛用于HOCl荧光探针的设计。硫基荧光探针对HOCl具有反应速度快、选择性高、灵敏度高等特点，在生物医学成像领域具有广阔的应用前景。因此，及时对这一领域进行总结，无疑将有助于下一代高性能HOCl荧光探针的开发。
在本文中，我们根据荧光探针与HOCl的含硫反应位点将其分为5类（如图1），包括硫醚、硫酯、硫缩醛/硫缩酮、硫脲和N,N-二甲基胺硫甲酰基；讨论了这些探针的反应机理，总结了它们的传感性能。对于一些文献中没有阐述的反应机制，我们做了一些合理的补充。最后，我们展望了该领域的成就、挑战和前景。
该论文得到了国家自然科学基金(31800833和21977081)、浙江省自然科学基金项目(LZ19H180001和LQ19C100001)、温州生物材料与工程研究所(WIBEZD2017001-03和WIUCASYJ2020001-2)等项目的支持。
图1 各含硫位点示意图
