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小分子荧光探针的发展之个人见解河南师范大学龚毅君化学化工学院汇报提纲1.研究背景2.小分子荧光探针研究进展3.致谢一、研究背景环境问题早已成为全球关注的热点Hg2+、Pb2+、Cd2+等有毒金属离子对生态环境的破坏不可逆转对于生命活动本质的探索与疾病的发生、发展来说，各类被分析对象与之密切相关Ca2+、Mn2+、OCl-、NO、H2O2、pH值、粘度等等这些关键被分析对象的高选择、高灵敏检测具有重要的意义分析化学的一个研究目标构建传感体系用于环境和生物体内的金属离子、阴离子、小分子及其它分析对象的荧光检测研究背景荧光识别体系优点：分析速度快，可实现原位、实时检测可用于成像研究荧光识别体系是分析检测的有效工具信号转换单元分子识别单元信号转换单元分子识别单元待测物荧光信号荧光识别体系结构:超分子化学-分子识别研究思路：构建以有机小分子荧光染料为基础的荧光探针，对环境和生物相关的关键被分析对象进行高选择性、高灵敏度和高分辨率的检测，将有助于监控环境污染，揭秘生命本质和疾病的早期诊断和治疗。汇报提纲1.研究背景2.小分子荧光探针研究进展以染料为角度以成像应用为角度3.致谢二、小分子荧光探针研究进展合成化学家们通过合成凹凸型结构进行超分子识别看不见摸不着测不到引入一个明确的、可感知或可测的特性：荧光（原位实时检测、灵敏度高、仪器相对便宜）20世纪90年代（起源）二、小分子荧光探针研究进展2000年前后（以染料为角度的发展）针对为何被测物的识别能够调控染料的荧光，人们做了大量工作进行机理研究：光致电子转移PET(Photoinducedelectrontransfer)光诱导电荷转移PCT(Photoinducedchargetransfer)缔合物/复合物（Excimer/Exciplex）福斯特共振能量转移FRET（Försterresonanceenergytransfer）……具有不同特性的染料被不断应用起来：αOO12345678NR3R2OOR1NBNFFR5R6R7R8R1R2R3二、小分子荧光探针研究进展OHOOCOOHOR2R1NNR1R2COOHClNN二、小分子荧光探针研究进展罗丹明（2005……）AnthonyW.Czarnik.J.Am.Chem.Soc.1997,119,7386-7387酰胺，螺环罗丹明酰胺螺环荧光检测平台获得了近乎疯狂的发展：增强型、背景低、易于开展、易于交叉应用二、小分子荧光探针研究进展罗丹明（2005……）金属离子阴离子小分子pH值二、小分子荧光探针研究进展Yi-junGong.Analyst,2012,137,932-938优点：灵敏度高、选择性好、浓度梯度成像缺点：单发射增强型二、小分子荧光探针研究进展Yi-junGong.Anal.Chem.2012,84,10777-10784优点：双发射比例型缺点：灵敏度选择性不理想、不可期因素较多二、小分子荧光探针研究进展罗丹明（至今）尽管，属于罗丹明小分子探针的辉煌已经过去但是，以我个人认为：一些重要的金属离子未能突破（Mn2+，Tl+，Cd2+，碱金属，碱土金属等）各类常见阴离子的检测几乎一直是空白已有氯代磷酸二乙酯、光气、Cys等罗丹明探针的出现，那么，更多关系人类生存和健康问题的被分析物可作为研究重点与其它发光物质如有机染料、量子点、碳点、上转换材料等连接起来，可望构建基于FRET的比率型荧光探针；与其它功能化物质结合起来可构建多功能化的检测平台经典罗丹明的光物化性质非常优秀，唯独发射波长位于可见区，并不能很适合生物成像，因此，改善这一条性质是一个兴趣点二、小分子荧光探针研究进展2000年前后（以成像为角度的发展）医学成像技术：X-rayRadiographyComputedTomographyPositronEmissionTomographyMagneticResonanceImagingUltrasonographyOpticalImaging必须使用造影剂，极少具有靶向性分子成像，可直接检测细胞或单分子水平上的生理过程，更具备潜力。然而真正灵敏度高和靶向性的ComputedTomographyOpticalImaging时空分辨率较差放射性化合物的使用受限灵敏度高靶向性好对比度高（信背比）二、小分子荧光探针研究进展OpticalImaging：荧光成像生理环境的自吸收和发射、光散射组织渗透问题和活体成像问题缺陷：（波长＜650nm）二、小分子荧光探针研究进展成像缺陷解决办法一：常规斯托克斯发光、长波长（以菁类染料为代表）Yi-junGong.Chem.Sci.2016,7,2275-2285改进罗丹明B二、小分子荧光探针研究进展Yi-junGong.Chem.Sci.2016,7,2275-2285成像缺陷解决办法一：常规斯托克斯发光、长波长（以菁类染料为代表）二、小分子荧光探针研究进展成像缺陷解决办法二：反斯托克斯发光、多光子荧光BongRaeCho.Chem.Rev.2015,115,5014−5055过去20年间，以近红外光源作为激发光，来获得可见区的荧光发射，由此发展出来的双光子成像技术已经成为崭新的医学成像手段。灵敏度高更深层次的组织成像更高的分辨率可长时间观测二、小分子荧光探针研究进展荧光成像（至今）荧光探针体外检测环境问题体内监控细胞成像深层组织成像活体成像感谢湖南大学俞汝勤院士、张晓兵教授团队感谢河南师范大学化学化工学院感谢河南省化学会感谢各位化学爱好者的参加，敬请批评指正