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基于含硫结构的次氯酸荧光探针:从机制到应用

近日,温州医科大学附属眼视光医院沈建良课题组联合韩国梨花女子大学Juyoung Yoon教授团队,在化学类一流刊物Coordination Chemistry Reviews (IF = 22.3) 上发表综述论文“Sulfur-based fluorescent probes for HOCl: Mechanisms, design, and applications”。

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相关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,如羟胺、碳碳双键、酰肼等。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、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。


在本综述中,作者根据荧光探针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。作者对这几类探针的反应机理进行了探讨,并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,也做了一些合理的补充。最后,作者展望了该领域的成就、挑战和前景。


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Sulfur-based fluorescent probes for HOCl: Mechanisms, design, and applications

Ji-Ting Hou, Nahyun Kwon, Shan Wang, Bingya Wang, Xiaojun He, Juyoung Yoon, Jianliang Shen

Coord. Chem. Rev., 2022450, 214232, DOI: 10.1016/j.ccr.2021.214232


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