虽然罗丹明类探针被广泛应用,但是就其应用在细胞成像时,他就出现了缺点。原因是罗丹明荧光探针的激发区处在紫外线区,在对植物检测时,照紫外线
虽然罗丹明类探针被广泛应用,但是就其应用在细胞成像时,他就出现了缺点。原因是罗丹明荧光探针的激发区处在紫外线区,在对植物检测时,照紫外线对细胞有很大的伤害,而且在600nm波长内,又会受到生物体自身的荧光干扰。孙磊俪等人在她们发表的文献中,将硅引入到罗丹明分子,基于这种新型的罗丹明分子,面对罗丹明类探针在细胞成像中的挑战,他们设计合成还有硅原子的罗丹明类探针分子,使激发发射的波长移动,向红外线区接近或处于红外线区域。这类探针无论是在生命科学、医学方面,还是在环境科学方面,都将会继续得到更广泛的关注和应用。
1.5
FRET,荧光能量共振转移,是一种发生在距离很近的两个荧光分子间能量转移的现象。当供体荧光分子的发射光谱和受体荧光分子的吸收光谱重叠的时候,满足两个分子之间不超过10nm的距离,会出现一种非放射性的能量转移,即FRET现象,能让受体发射的荧光增强,即敏化荧光,也能让供体的荧光强度比其单独存在的时候低很多,即荧光猝灭。2010年,Amt1-FRET铜离子荧光探针的设计,是由Wagner S V等人在酵母细胞中,使用了青色荧光蛋白让黄色荧光蛋白和硫蛋白的多肽连接,使硫蛋白的多肽上的疏基改变空间构象,由于疏基和铜离子的络合反应,让两个荧光基团彼此靠近,发生了能量转移,达到了检测的目的。不仅提高了探针的灵敏度,而且还减少了使用有机染料对细胞造成的损害,进一步提供了对动植物细胞中铜离子研究的可能性。2012年,新型的FRET荧光探针,可以利用比率检测的方法,能够做到降低环境的背景干扰,当环境中有铜离子,Scheme 5探针中的罗丹明B酰胺从原本的闭合状态打开,发生FRET现象,罗丹明B基团的最大发射波长和香豆素基团的发射波长的比值,随着铜离子浓度的增加,从而在比率检测的方法下,排除干扰,提高了对铜离子的选择和识别的灵敏性。
苯并吡喃酮结构的香豆素类燃料,光学性质可以调控,有优良的光稳定性,同时荧光量子产率很高,是理想中的设计分子探针的材料。想要在水体系中设计一种裸眼识别的新型探针仍具有挑战性。但根据香豆素类染料的特点,开发满足需要条件的香豆素衍生物,对克服这项挑战很有帮助。14年李坤等人依据ICT机理设计出的香豆素衍生物L,它在Tris-Hcl溶液中为淡绿色,可一旦加入铜离子后,淡绿色转变为桃红色,同时出现明显的荧光猝灭响应,根据检测,探知到荧光猝灭率竟达到了96.8%,从而实现了对铜离子的裸眼识别。在该探针溶液中,加入钙、镁、铁、锌、汞、银等离子作为对比,除汞、铁离子引起较弱的荧光猝灭,其他离子几乎没有影响。从而在水体系溶液中,探针香豆素衍生物L,一旦遇到铜离子,溶液就会变成桃红色,这就实现了对铜离子的裸眼辨认。
在以罗丹明作为荧光探针,他的激发波长在紫外区。与之相反的是,香豆素的激发波长在可见光区,它还有较大的摩尔吸光系数。大连理工大学的招秀文等人设计了一种含有香豆素酰肼官团的铜离子探针分子——配体XB,即N-N-二乙基氨基香豆素-3-酰肼吡啶醛。他们是经由过程席夫碱反应将荧光性的香豆素酰肼化合物基团和含氧、氮配位点的辨认基团吡啶醛结合设计的,欲达到此类高荧光探针的高灵敏性、高选择性,以及水溶性。在乙腈水溶液中,加入铜离子,发生猝灭过程时,裸眼可以看到溶液由黄绿色变为橙黄色。他们做了低限测试,在实验室中XB可以检测到在水溶液中仅含10-6量级这一级别的铜离子。他们也作实验,看看当有其他金属离子共存时,是否会影响到探针XB的选择性。他们的结论是在100umol/L其他金属离子存在时,只要加入20umol/L的铜离子,就会有强烈的荧光猝灭效应。这证明,该类探针有很好的稳定性,即使生命体系中有其他离子,也不会造成XB探针对铜离子的检测和识别。由此可见,在生命体和环境体系中对铜离子的检测,该类探针将有一席之地。