羅丹明熒光探針研究進(jìn)展*

陳志鵬，盛家榮

(南寧師范大學(xué) 化學(xué)與材料學(xué)院，廣西 南寧 530100)

0 引言

化學(xué)熒光探針已有100多年歷史了。當(dāng)前，常用于生物體內(nèi)活性物質(zhì)檢測(cè)的方法有：毛細(xì)管電泳法[1-2]、質(zhì)譜法[2-3]、高效液相色譜法等[4]，但這幾種方法檢測(cè)過(guò)程復(fù)雜，選擇性較差，對(duì)比這些方法，熒光探針?lè)ㄊ菍⒒瘜W(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，從而達(dá)到對(duì)生物系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，具有操作簡(jiǎn)單，靈敏度高、選擇性好、易于進(jìn)行功能化結(jié)構(gòu)修飾，無(wú)需借助大型儀器，可以特異性的識(shí)別目標(biāo)分子，實(shí)現(xiàn)非破壞性與可視化檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。目前熒光探針發(fā)展迅速，被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、物理等[5]相關(guān)研究領(lǐng)域，在藥理及毒理分析、食品安全檢測(cè)、醫(yī)學(xué)診療和環(huán)境監(jiān)測(cè)等[6-8]平臺(tái)扮演著重要角色，因此開(kāi)發(fā)性能更具優(yōu)良的熒光探針成為科研工作者的研究熱點(diǎn)。

1 熒光

較早的熒光的定義是指當(dāng)紫外或可見(jiàn)光照射到某些物質(zhì)后能夠再發(fā)射出波長(zhǎng)和強(qiáng)度各不相同的光，停止照射光照射后，光線就會(huì)馬上或逐漸消失，這是一種光致發(fā)光的現(xiàn)象。隨著科學(xué)家不斷研究和探索，有關(guān)熒光的奧秘會(huì)被揭開(kāi)。當(dāng)熒光分子吸收一個(gè)或者多個(gè)光子后，熒光分子的外層電子從基態(tài) S0躍遷到單重激發(fā)態(tài)(Sn)能級(jí)軌道，通過(guò)內(nèi)轉(zhuǎn)換和振動(dòng)弛豫釋放能量的方式，處在高能級(jí)的電子回到第一激發(fā)單重態(tài)(S1)的最低能級(jí)，第一單激發(fā)態(tài)再通過(guò)輻射躍遷的方式釋放出光子后回到基態(tài)(S0)，此時(shí)發(fā)出的光子稱為熒光。目前受到科學(xué)家們青睞的熒光團(tuán)主要有香豆素類、1,8-萘酰亞胺、羅丹明、菁類、氟硼二吡咯(BODIPY)、呫噸類，這些熒光團(tuán)都有著不同的激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)，一般都具有摩爾消光系數(shù)高、易于修飾、光穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)[9]。

2 羅丹明概述

1905年，Noeleting 和 Dziewonsky 兩位科學(xué)家首次合成了羅丹明。羅丹明是一種以氧雜蒽為母體，不同的3，6位氨基取代的有機(jī)熒光染料，具有較深的顏色和很強(qiáng)的熒光。羅丹明類染料的吸收和發(fā)射波長(zhǎng)隨著3,6位不同氨基的取代而變化，例如羅丹明B，6G，110和101(如圖1)在乙醇中的最大發(fā)射波長(zhǎng)分別為568 nm，558 nm，524 nm，588 nm[10-12]。羅丹明染料具有高的熒光量子產(chǎn)率，高的摩爾消光系數(shù)和好的水溶性等光物理性質(zhì)，且具有低的生物毒性，使其廣泛運(yùn)用于生物標(biāo)記和熒光探針等領(lǐng)域。

圖1 經(jīng)典羅丹明結(jié)構(gòu)式

羅丹明的內(nèi)酰胺螺環(huán)的“開(kāi)-關(guān)”互變的獨(dú)特結(jié)構(gòu)引起了許多科學(xué)家的關(guān)注[13]。當(dāng)羅丹明的內(nèi)酰胺螺環(huán)處于閉環(huán)狀態(tài)時(shí)，它的溶液處于無(wú)色無(wú)熒光的狀態(tài)，而當(dāng)它處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈熒光并且顏色鮮艷，這種獨(dú)特的性質(zhì)給科學(xué)家?guī)?lái)新的熒光探針的設(shè)計(jì)思路。

2.1 羅丹明探針用于檢測(cè)金屬離子

過(guò)渡金屬離子是自然界中不可缺少的成分，在許多生物體內(nèi)參與各種必要的生理和代謝過(guò)程。一些過(guò)渡金屬在體內(nèi)平衡的喪失會(huì)導(dǎo)致多種功能障礙或血液相關(guān)的疾病產(chǎn)生[14]。例如，Cu2+缺乏可導(dǎo)致生長(zhǎng)衰竭和神經(jīng)退行性疾病，而過(guò)高水平的Cu2+在生物過(guò)程中可導(dǎo)致嚴(yán)重綜合征，包括阿爾茨海默病，威爾遜氏病，和代謝紊亂[15-17]。此外，過(guò)量的金屬離子會(huì)造成環(huán)境污染，嚴(yán)重威脅了包括人類在內(nèi)的植物、微生物和動(dòng)物的健康，例如汞離子，含汞未經(jīng)處理的污染物對(duì)環(huán)境和人體健康具有嚴(yán)重的影響[18-19]。

首次利用羅丹明開(kāi)環(huán)反應(yīng)檢測(cè)金屬離子的是在1997年，Czarnik的團(tuán)隊(duì)[20]報(bào)道了一項(xiàng)利用羅丹明B衍生物檢測(cè)Cu2+的開(kāi)創(chuàng)性工作，反應(yīng)機(jī)理結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖2。該團(tuán)隊(duì)利用羅丹明B酰肼能夠特異性識(shí)別Cu2+而進(jìn)行開(kāi)環(huán)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)探針遇到Cu2+后，Cu2+促進(jìn)羅丹明B酰肼水解成羅丹明B。該探針在pH為7的條件下可以在2 min內(nèi)檢測(cè)到10 nM的Cu2+，此工作被報(bào)道后羅丹明的開(kāi)環(huán)反應(yīng)得到大量的關(guān)注。

圖2 首例檢測(cè)銅離子探針結(jié)構(gòu)式

2020年，貴州大學(xué)的楊松課題組[21]報(bào)道了以羅丹明B為母體與2-氨基咪唑基團(tuán)結(jié)合而成的六元環(huán)羅丹明探針probe 1和probe 2用于檢測(cè)銅離子反應(yīng)機(jī)理結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖3。與傳統(tǒng)的羅丹明五元環(huán)、六元環(huán)探針與金屬離子絡(luò)合的方式檢測(cè)相比，該探針是以銅離子誘導(dǎo)催化水解切斷C-C或者C-N耦合的方式來(lái)檢測(cè)銅離子。當(dāng)探針進(jìn)入體內(nèi)后，探針首先被銅離子誘導(dǎo)C-C鍵裂解開(kāi)環(huán)，而后誘導(dǎo)水解切斷C-N鍵使2-氨基咪唑基團(tuán)離去，最終裸露出羅丹明B發(fā)出強(qiáng)烈熒光，最終達(dá)到檢測(cè)的目的。該方法檢測(cè)銅離子具有良好的選擇性和靈敏度，可達(dá)到皮摩爾級(jí)別的 LOD(35 pM)和納摩爾級(jí)別的靈敏度(80 nM)，為開(kāi)發(fā)檢測(cè)金屬離子的羅丹明探針提供了新的設(shè)計(jì)思路。

圖3 檢測(cè)銅離子的羅丹明熒光探針結(jié)構(gòu)式

2019年，山東第一醫(yī)科大學(xué)葛燕青課題組[22]報(bào)道了一種基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)的汞離子探針。該探針利用羅丹明的內(nèi)酰胺螺環(huán)的“開(kāi)-關(guān)”結(jié)構(gòu)并引入咪唑并[1,2-a]吡啶基團(tuán)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了IP-Hg探針(圖4)。該探針本身由于羅丹明部分處于閉環(huán)狀態(tài)，產(chǎn)生FRET的效果非常低，此時(shí)在436nm處發(fā)藍(lán)色熒光。但是當(dāng)IP-Hg探針與汞離子絡(luò)合后，探針的羅丹明部分絡(luò)合開(kāi)環(huán)后與咪唑并[1,2-吡啶產(chǎn)生強(qiáng)烈的FRET效果，使得發(fā)射波長(zhǎng)紅移在590 nm發(fā)出強(qiáng)烈的紅光，而在436 nm處熒光減弱，從而達(dá)到比率檢測(cè)汞離子的效果。該探針同時(shí)具有良好的選擇性和靈敏度，在入射光為370 nm時(shí)，F(xiàn)436/F590的線性可達(dá)0.998，表現(xiàn)出優(yōu)良的線性效果，更值得一提的是它的斯托克斯位移可達(dá)220 nm,使得它具有良好的抗干擾性。

圖4 檢測(cè)汞離子的羅丹明探針結(jié)構(gòu)式

2.2 羅丹明探針檢測(cè)pH

在生物體內(nèi)每天都發(fā)生著各種復(fù)雜的反應(yīng)，體內(nèi)的pH 值也隨之不斷變化，pH的變化會(huì)與人體疾病的發(fā)生有著密切聯(lián)系，pH 值在體內(nèi)過(guò)高或過(guò)低的表達(dá)都會(huì)對(duì)人體造成傷害,甚至引起細(xì)胞功能障礙,導(dǎo)致產(chǎn)生癌癥、心肺疾病、阿爾茨海默病等嚴(yán)重疾病[23]。由于羅丹明的內(nèi)酰胺螺環(huán)在堿性條件下一般處于閉環(huán)狀態(tài)，沒(méi)有熒光，而在酸性條件下，處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，發(fā)出強(qiáng)烈熒光，這為科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)pH型響應(yīng)探針提供了便利。

2017年，中國(guó)科學(xué)院王鵬飛課題組[24]報(bào)道了一款pH響應(yīng)溶酶體靶向的近紅外熒光探針Lyso-hNR，結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖5。該探針由對(duì)pH有著獨(dú)特響應(yīng)的羅丹明衍生物的內(nèi)酰胺螺環(huán)與溶酶體嗎啉靶向基團(tuán)兩個(gè)部分組成，探針具有良好的溶酶體靶向功能。當(dāng)探針聚集在生物體內(nèi)中的溶酶體后，利用溶酶體的酸性環(huán)境使得羅丹明衍生物部分開(kāi)環(huán)發(fā)出近紅外熒光，同時(shí)該探針具有非常優(yōu)異的選擇性和靈敏度，并成功運(yùn)用于生物體內(nèi)溶酶體成像，從而檢測(cè)相關(guān)疾病的變化。

圖5 溶酶體靶向的pH響應(yīng)型羅丹明探針結(jié)構(gòu)式

經(jīng)典羅丹明的缺點(diǎn)是斯托克斯位移小，使得羅丹明探針用于生物體內(nèi)成像的時(shí)候因自吸收嚴(yán)重而導(dǎo)致信噪比差，檢出限低的情況?；诖?018年，Rudy Luck課題組[25]報(bào)道了一種具有大斯托克斯位移的近紅外pH響應(yīng)的羅丹明探針,結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖6。傳統(tǒng)經(jīng)典羅丹明利用兩個(gè)取代氨基作為給電子基團(tuán)，斯托克斯位移只有15～30 nm，該課題組通過(guò)引入一個(gè)喹喔啉衍生物來(lái)增加一個(gè)氨基來(lái)作為給電子基團(tuán)，從而增強(qiáng)它的給電子能力，增大斯托克斯位移，改變其光譜性能，再引入鄰苯二胺作為pH響應(yīng)位點(diǎn)合成探針。該探針的斯托克斯位移達(dá)到了67 nm,發(fā)射波長(zhǎng)紅移到650 nm左右，擁有良好的靈敏度和信噪比。

圖6 具有大斯托克斯位移探針結(jié)構(gòu)式

2019年，大連理工大學(xué)肖義課題組[26]報(bào)道了一種基于FRET機(jī)理測(cè)定炎癥巨噬細(xì)胞中溶酶體pH值的羅丹明探針，結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖7。該探針以對(duì)pH響應(yīng)靈敏度較高的羅丹明B為能量受體，利用可以溶酶體選擇的叔胺作為柔性連接基團(tuán)與對(duì)pH不感冒的bodipy 為能量供體相結(jié)合，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了BDP-RhB。該探針本身在518 nm處發(fā)出綠色熒光，當(dāng)探針處于酸性條件下，羅丹明B衍生物部分開(kāi)環(huán)與bodipy 形成FRET效果，波長(zhǎng)紅移，在582 nm處發(fā)出強(qiáng)烈紅光，而518 nm處熒光減弱，從而達(dá)到pH比率檢測(cè)效果。此前該課題組利用一個(gè)剛性連接體設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一款pH響應(yīng)探針，它的FRET效率達(dá)到100%，探針受到pH響應(yīng)后，bodipy 部分幾乎不發(fā)熒光了。而此次BDP-RhB 探針利用叔胺這樣的一個(gè)柔性連接基團(tuán)，使得FRET效率下降到 95%，在pH響應(yīng)后依然能夠發(fā)出微弱熒光，而叔胺在探針的堿性基團(tuán)作用增強(qiáng)了對(duì)溶酶體的選擇性，達(dá)到了一個(gè)對(duì)溶酶體示蹤的一個(gè)效果。

圖7 基于FRET 機(jī)理pH響應(yīng)羅丹明探針結(jié)構(gòu)式

2.3 檢測(cè)生物體內(nèi)活性氧的羅丹明探針

近年來(lái)，活性氧物質(zhì)的檢測(cè)一直是科研人員關(guān)注的熱點(diǎn)，雖然活性氧普遍存在于生物體內(nèi)，但由于它的量非常低，一般都是微摩爾級(jí)別甚至更低，而且活性氧物質(zhì)活性非常高，因此當(dāng)它形成后立馬就與附近的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而消失了，大大增加了檢測(cè)難度。在生物體內(nèi)含氧的中間體、中間代謝產(chǎn)物以及含氧自由基和氧的衍生物統(tǒng)稱為活性氧，主要包括單線態(tài)氧、次氯酸、過(guò)氧亞硝根、過(guò)氧自由基、超氧負(fù)離子、過(guò)氧化氫、羥基自由基等，活性氧在生物體內(nèi)是不可或缺和替代的物質(zhì)，它的正常表達(dá)可以維持機(jī)體的穩(wěn)態(tài)和信號(hào)的傳遞，一旦失衡將會(huì)導(dǎo)致線粒體、溶酶體和高爾基體等多種細(xì)胞器的損傷，進(jìn)一步導(dǎo)致疾病的發(fā)生[27-28]，因此開(kāi)發(fā)檢測(cè)ROS的羅丹明探針具有重要意義。

2017年，東南大學(xué)錢鷹課題組[29]報(bào)道一款基于FRET模式檢測(cè)次氯酸的雙光子比率型熒光探針RHSDN,結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖8，該探針是將羅丹明-氨基硫脲和吡啶-萘酰亞胺通過(guò)苯基間隔連接，探針本身因羅丹明部分處于閉環(huán)狀態(tài)，F(xiàn)RET效果被抑制，探針溶液處于無(wú)色綠色熒光的狀態(tài)，當(dāng)RHSDN與次氯酸進(jìn)行脫硫環(huán)化反應(yīng)后，RHSDN的羅丹明內(nèi)酰胺環(huán)被打開(kāi)與萘酰亞胺形成FRET效應(yīng)，此時(shí)萘酰亞胺作為能量供體，將能量轉(zhuǎn)移至羅丹明，綠色熒光強(qiáng)度降低，波長(zhǎng)發(fā)生紅移，轉(zhuǎn)而發(fā)出強(qiáng)烈的紅色熒光，此時(shí)溶液處于紅色，從而達(dá)到比率檢測(cè)次氯酸的效果并且可以用肉眼到顏色變化，非常直觀。同時(shí)該探針選擇性好、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)，檢出限低至9.6×10-8M。

圖8 檢測(cè)次氯酸機(jī)理結(jié)構(gòu)式

目前大多數(shù)的熒光探針都會(huì)存在一定的ACQ效應(yīng)，在生物體內(nèi)生理溶液條件導(dǎo)致熒光減弱甚至猝滅，羅丹明熒光探針也不例外。為了解決這一問(wèn)題，2018年,唐本忠課題組[30]開(kāi)發(fā)了一款具有AIE效應(yīng)同時(shí)能檢測(cè)生物體內(nèi)次氯酸的羅丹明熒光探針TPE-RNS，結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖9。該探針是以羅丹明B為母體通過(guò)引入四苯基乙烯作為轉(zhuǎn)子來(lái)產(chǎn)生AIE效應(yīng)，進(jìn)入異硫氰酸苯酯作為次氯酸的識(shí)別位點(diǎn)。探針本身在聚集態(tài)下只有TPE的藍(lán)色熒光當(dāng)探針進(jìn)入生物體內(nèi)被次氯酸氧化開(kāi)環(huán)后，藍(lán)色熒光迅速減弱，發(fā)射波長(zhǎng)紅移轉(zhuǎn)而發(fā)出橙紅色熒光，并且該探針不僅可用于活細(xì)胞內(nèi)源性次氯酸的比例成像，而且能夠靈敏地區(qū)分癌細(xì)胞和正常細(xì)胞。

圖9 具有AIE效應(yīng)檢測(cè)次氯酸羅丹明熒光探針結(jié)構(gòu)式

2021年，西北大學(xué)楊小峰課題組報(bào)道一種以依達(dá)拉奉為誘導(dǎo)的檢測(cè)羥基自由基(·OH)的羅丹明熒光探針RH-EDA(如圖10)，依達(dá)拉奉是一種目前治療腦梗塞中風(fēng)的腦保護(hù)劑，也是自由基清除劑，依達(dá)拉酮可以與·OH相互作用生成穩(wěn)定的氧化產(chǎn)物OPB[31]。作者在羅丹明B的母體中引入一個(gè)類似于依達(dá)拉酮的結(jié)構(gòu)作為·OH識(shí)別位點(diǎn)，由于TICT的作用RH-EDA本身是無(wú)熒光的，在其進(jìn)入生物體內(nèi)后與· OH相互作用生成穩(wěn)定的產(chǎn)物RH-OPB，同時(shí)TICT效果消失，探針發(fā)出羅丹明B的強(qiáng)烈熒光，從而達(dá)到檢測(cè)的目的。但由于生物體內(nèi)存在多種自由基，目前還不能排除其他自由基的影響，基于此還可以開(kāi)發(fā)出更優(yōu)良的熒光探針。

圖10 依達(dá)拉酮誘導(dǎo)檢測(cè)羥基自由基結(jié)構(gòu)式

當(dāng)前，已有文獻(xiàn)報(bào)道了大量的檢測(cè)活性氧物質(zhì)的羅丹明熒光探針，但是還少有能夠同時(shí)檢測(cè)兩種活性氧物質(zhì)的羅丹明熒光探針。2022年，仉華、李平等[32]報(bào)道了一種雙通道檢測(cè)過(guò)氧亞硝酸鹽(ONOO-)和三磷酸腺苷(ATP)的羅丹明探針，結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖11。該探針主要由羅丹明B衍生物和1,8-萘酰亞胺兩個(gè)熒光團(tuán)組成。

圖11 同時(shí)檢測(cè)ATP和ONOO-結(jié)構(gòu)式

通過(guò)在1,8-萘酰亞胺上引入一個(gè)硼酸酯基團(tuán)作為ONOO-特異性識(shí)別位點(diǎn)，羅丹明B的螺環(huán)內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)作為ATP的識(shí)別位點(diǎn)。當(dāng)探針進(jìn)入生物體內(nèi)后，只遇到ATP時(shí)，ATP誘導(dǎo)羅丹明B開(kāi)環(huán)，在580 nm左右出發(fā)出紅色熒光，達(dá)到檢測(cè)ATP的效果；當(dāng)只遇到ONOO-時(shí)，1,8-萘酰亞胺上的硼酸酯被氧化斷裂成羥基，此時(shí)羅丹明B部分沒(méi)有熒光，只在562 nm處發(fā)出黃色熒光，達(dá)到單獨(dú)檢測(cè)ONOO-的效果；當(dāng)兩者同時(shí)存在時(shí)，兩個(gè)熒光團(tuán)同時(shí)被打開(kāi)，可以在紅色和綠色通道同時(shí)檢測(cè)，達(dá)到同時(shí)檢測(cè)ATP和ONOO-的效果。該探針已經(jīng)運(yùn)用到生物細(xì)胞層面上，在HL-7702 細(xì)胞中加入APAP誘導(dǎo)模擬肝毒損傷，此時(shí)ATP被消耗和ONOO-水平增高，與正常細(xì)胞相比，可以看到在綠色通道熒光明顯減弱，在紅色通道熒光增強(qiáng)，基于此可利用該探針來(lái)觀察到疾病的變化趨勢(shì)。

2.4 羅探明探針用于醫(yī)學(xué)診療

在生物體內(nèi)的生理和病理過(guò)程中ROS的濃度是不斷變化的，在低水平的時(shí)候可以通過(guò)激活多種信號(hào)通路來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和分化等重要的生物過(guò)程，ROS的過(guò)量產(chǎn)生可導(dǎo)致細(xì)胞死亡或通過(guò)氧化應(yīng)激過(guò)程促進(jìn)腫瘤的增殖。此外，很多報(bào)道表明，與正常細(xì)胞相比，一些癌細(xì)胞的ROS應(yīng)激水平顯著升高，因此越來(lái)越多的科學(xué)家利用ROS作為開(kāi)關(guān)去對(duì)一些疾病進(jìn)行診療[33-35]。

在癌癥診療過(guò)程中藥物一般在運(yùn)輸過(guò)程中就被消耗很多，導(dǎo)致到達(dá)病變位置的藥物少之又少，藥效達(dá)不到最好，因此開(kāi)發(fā)針對(duì)癌癥腫瘤的前體藥物迫在眉睫。2020年，Avijit Jana 等[36]開(kāi)發(fā)了一種定位于線粒體的基于羅丹明的水溶性良好的光籠，結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖12，并且由體外綠光觸發(fā)的具有特異性、腫瘤細(xì)胞選擇性的熒光探針，羅丹明B的還原態(tài)是沒(méi)有熒光的而被生物體內(nèi)的ROS氧化后能夠再次發(fā)出紅色熒光，作者通過(guò)引入治療癌癥效果非常的苯丁酸氮芥合成探針HRhod-cbl；HRhod-cbl的診療機(jī)理是：該探針進(jìn)入生物體內(nèi)后，被腫瘤細(xì)胞的線粒體中異常高水平的ROS氧化后生成羅丹明的活性光籠，此時(shí)探針都聚集在腫瘤細(xì)胞的線粒體中，再由體外用綠光激發(fā)活性羅丹明光籠，誘導(dǎo)釋放出抗癌藥物苯丁酸氮芥，該探針實(shí)現(xiàn)了對(duì)腫瘤細(xì)胞的精準(zhǔn)打擊，大大提高了抗癌藥物的藥效，為前體藥物的開(kāi)發(fā)提供了新思路。

圖12 作為藥物載體的羅丹明探針結(jié)構(gòu)式

除了抗癌藥物難以達(dá)到病變組織這一難題，還有如何區(qū)分癌變細(xì)胞和正常細(xì)胞也是一大難題。 為了解決這一難題很多科學(xué)家都已經(jīng)進(jìn)行相關(guān)報(bào)道，2021年山西大學(xué)郭煒課題組提出了通過(guò)一種b-Lap 抗癌藥物增大腫瘤細(xì)胞的ROS水平，結(jié)合能夠特異性識(shí)別ROS的具有近紅外發(fā)射的硅羅丹明探針對(duì)癌變細(xì)胞與正常進(jìn)行區(qū)分的策略[37]。作者將經(jīng)典的硅羅丹明引入一個(gè)吡咯衍生物合成了探針PSiR，結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖13。該探針由于吡咯與硅羅丹明母體的PET機(jī)制是無(wú)熒光的，當(dāng)與ROS結(jié)合后，吡咯上的氮?dú)浔谎趸闪u基，抑制了PET效應(yīng)，發(fā)出紅色熒光，b-Lap可以導(dǎo)致大量的DNA氧化損傷的腫瘤細(xì)胞迅速生成大量的細(xì)胞內(nèi)ROS，此時(shí)ROS的水平異常高，因此癌變細(xì)胞的熒光要比正常細(xì)胞區(qū)域要強(qiáng)很多，從而達(dá)到區(qū)分的效果。

圖13 可以區(qū)分癌變細(xì)胞和正常細(xì)胞的硅羅丹明探針結(jié)構(gòu)式

3 結(jié)語(yǔ)

羅丹明染料是光譜性能優(yōu)良的有機(jī)染料之一，有著近紅外的激發(fā)波長(zhǎng)與發(fā)射波長(zhǎng)以及獨(dú)特的螺環(huán)結(jié)構(gòu)作為熒光探針的開(kāi)關(guān)；而熒光探針是檢測(cè)生物體內(nèi)各種物質(zhì)的主要手段之一，具有響應(yīng)快、選擇性好、檢測(cè)限低等優(yōu)點(diǎn)， 所以開(kāi)發(fā)不同性能的羅丹明熒光探針有著深遠(yuǎn)的意義。但是目前羅丹明熒光探針開(kāi)發(fā)還有很多難題，例如常用的羅丹明的斯托克斯位移小,單通道檢測(cè)、檢測(cè)物質(zhì)單一、發(fā)射波長(zhǎng)短，難以克服熒光的ACQ效應(yīng)等缺點(diǎn)，這樣在檢測(cè)成像時(shí)容易造成強(qiáng)的背景光干擾、分辨率低、清晰度差、組織穿透能力差導(dǎo)致羅丹明探針不能廣泛利用于生物成像領(lǐng)域，因此開(kāi)發(fā)性能更為優(yōu)異的羅丹明熒光探針的還有著巨大前景。