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次氯酸比色荧光探针的研究进展

余青 ,  陈晓丽 ,  刘华 ,  张奇龙

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引用本文: 余青, 陈晓丽, 刘华, 张奇龙. 次氯酸比色荧光探针的研究进展[J]. 有机化学, 2020, 40(5): 1206-1231. doi: 10.6023/cjoc201911004 shu
Citation:  Yu Qing, Chen Xiaoli, Liu Hua, Zhang Qilong. Recent Progress in Colorimetric and Fluorimetric Probes for the Detection of Hypochlorous Acid[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2020, 40(5): 1206-1231. doi: 10.6023/cjoc201911004 shu

次氯酸比色荧光探针的研究进展

  • 贵州医科大学基础医学院 贵阳 550025

    • 通讯作者: 张奇龙, gzuqlzhang@126.com
  • 基金项目:

    贵州省科学技术基金（Nos.[2019]2792，[2018]5779-14）资助项目

摘要: 次氯酸（HClO）和次氯酸钠（NaClO）广泛存在于生命体和环境中，并与生命体的健康或疾病密切相关.近年来，为揭示HClO对生物体的作用及作用机制，已经设计出许多HClO比色荧光探针，这些次氯酸比色荧光探针由于具有灵敏、快速、高选择性、可视化和实时监测等优点而被用于环境或生物体中HClO或ClO-的检测.根据探针对HClO识别机制的不同，将HClO比色荧光探针分为五大类，总结评价近五年来次氯酸比色荧光探针的设计、特征及实际应用.

English

  • 次氯酸(HClO)作为重要的弱酸性生物活性氧之一(ROS), 在生命体内通过白细胞中的髓过氧化物酶催化产生内生性的次氯酸(Cl2+H2O→HClO), 生命体内的HClO和次氯酸根(ClO-)广泛存在于生物体的各个细胞、组织、器官和各个细胞器中, 外源性的HClO/ClO-主要是水的氯化消毒产生(Cl2+H2O2→HClO).氯化消毒作为最常用的水处理方法, 广泛应用于自来水、井水、瓶装水等生活饮用水处理以及游泳池和医院的消毒.在一定的生理条件下, 大约一半的HClO解离成ClO-[1, 2], 生物细胞中一定浓度的HClO/ClO-在维持细胞形态、保持细胞正常生理功能、细胞信号转导、维持内环境稳态以及免疫防御系统中发挥着重要的作用[3].而含氯消毒剂的过量使用使人们过度地暴露于HClO/ClO-, 从而引起哮喘、食道炎、喉炎和自发性呕吐.并且生命体内过量的HClO/ClO-会导致蛋白质、碳水化合物和脂类等生物基本成分被大量破坏, 从而导致与之相关的组织和细胞的凋亡或坏死, 进一步增加阿尔茨海默病、神经退行性疾病、糖尿病、心血管疾病、风湿性关节炎和癌症等疾病的发生风险[4~10].因此, 快速、灵敏的检测方法对于识别检测环境和生命体内的HClO/ClO-具有重要意义.

    检测HClO/ClO-的传统方法包括碘还原滴定法、电化学法[11~16]、化学发光法[17]和离子色谱法[18], 相比这些方法, 光谱法(比色法和荧光法)对生物体和水环境中HClO/ClO-的检测简单高效、成本低, 并且不需要昂贵的大型仪器.近年来, 研究人员设计合成了很多基于不同检测机制识别HClO/ClO-的比色荧光探针, 这些探针既具有比色识别功能, 即肉眼就能实现对环境中HClO/ClO-的定性识别并结合紫外可见吸收光谱进行定量检测, 又能通过荧光光谱定量识别HClO/ClO-, 以便将此类传感器应用于生物体内HClO/ClO-的荧光检测.赵宝祥等[19, 20]经根据不同的荧光基团和不同的识别机制, 对近几年的HClO荧光探针进行总结综述.本文将在此基础上进一步归纳近五年来的HClO/ClO-比色荧光探针, 根据识别HClO/ClO-的原子或基团的不同分为硫族化物、N原子、碳碳双键、甲氧基苯酚和甲氧基苯胺五组, 着重总结评价近五年来HClO/ClO-荧光比色探针的设计、特征及实际应用, 以期为学者的后续研究提供帮助.

    1.   硫族(S, Se, Te)化合物识别组

    HClO/ClO-具有强氧化性, 很容易通过氯化或氧化反应与硫族化合物生成S(Se)—Cl或S(Se)＝O作为中间体, 然后水解.利用硫族化合物的这一特性, 很多荧光比色探针由此设计合成.

    1.1   硫化物与HClO的氧化反应

    2015年, 张向阳等[21]根据光诱导的电子转移(PET)作用设计合成了以硒化物为识别单元, 7-硝基苯并-2-氧杂-1, 3-二唑(NBD)为荧光团的能肉眼识别ClO-的可逆荧光探针1 (Eq. 1).探针1具有高选择性, 高灵敏度并能快速(＜10 s)地检测ClO-.在CH3CN-PBS (0.05 mol/L, V:V＝1:1, pH＝7.4)溶液中, 激发状态下, 由于从硒化物到NBD的PET过程, 探针1只产生微弱的荧光; 加入ClO-后, 硒化物氧化成硒氧化物, 阻止了PET作用, 探针1在544 nm的荧光强度增加了32倍, 溶液从橙色变成黄色; ClO-浓度在5×10-8~1.20×10-4 mol/L范围内, 544 nm处的荧光强度与ClO-浓度呈线性相关, 检测限低至3.3 nmol/L (S/N＝3).其他ROS/RNS (如·OH, ONOO-, 1O2, ·O2-, NO·, H2O2, tBuOOH, NO2-, NO3-)和常见金属离子(如Fe3+, Cu2+, Hg2+)均不干扰探针1对ClO-的识别检测.而且探针1具有可逆性和良好的膜通透性, 成功实现了在Hela细胞中的ClO-荧光成像.

    		 (1)

    张浩力等[22]在2017年报道了以两个氧硫杂环戊烷为HClO识别位点, 并以寡聚(对苯乙烯)(OPV)骨架为双光子显色团的高选择性和高灵敏度的荧光比色探针2 (Scheme 1).在双光子激发下, 该探针与HClO反应后表现出明显的荧光“打开”现象.利用HClO的强氧化性, 探针2首先被氧化成中间产物亚砜化合物和砜化合物, 最后氧硫杂环戊烷环被水解.在PBS-EtOH [0.1 mol/L, V:V＝1:1, pH＝7.4, 体积分数为0.25%的四氢呋喃(THF)]溶液中, 探针2的紫外可见吸收光谱最大吸收峰在400 nm, 加入HClO后最大吸收峰发生大约20 nm的红移, 溶液颜色由绿色变为黄色, 间接证明了醛基的形成.单光子荧光光谱表明, 探针2可以实现对HClO的比率识别, 加入HClO后, 其本身在446 nm的发射强度降低, 一个新的发射带在534 nm处出现, 并且荧光强度比率(I534/I446)与HClO浓度(0~2.5 μmol/L)呈线性关系.探针2和探针2与HClO的反应产物通过在THF中700~800 nm范围内进行双光子吸收截面测量, 结果显示, 在740 nm处双光子截面分别为105.2和2020.5 GM (1 GM＝10-50 cm4·s·photon-1).探针2和探针2与HClO的反应产物的荧光双光子作用截面分别为78.9和1131.5 GM.这表明加入HClO后, 探针2的双光子作用截面增强了15倍, 该探针可作为双光子“关-开”模式探针识别检测HClO.再者, 探针2具有良好的生物相容性和低细胞毒性, 已经被成功应用于活小胶质细胞内脂多糖中内源性HClO的双光子荧光成像.

    图式 1

    图式 1.  探针2与HClO的反应机理
    Scheme 1.  Reaction mechanism of probe 2 with HClO
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    同年, Choi等[23]开发了一种新型的基于苯基硒化物二氯荧光素氧化转化为类似硒氧化物的ClO-选择性荧光比色探针3 (Eq. 2).在PBS-DMF缓冲液(V:V＝99:1, pH＝7.0)中, 探针3与ClO-反应后使溶液由粉红色变为黄绿色, 实现探针3对ClO-的裸眼识别.荧光滴定实验表明, 在10 equiv. ClO-存在时, 探针3的荧光强度比率(I/I0)增强了450倍(λex＝500 nm, λem＝519 nm), 并且探针3的荧光强度比率(I/I0)与ClO-浓度(0~9.0×10-6 mol/L)呈线性关系, 检测限低至39 nmol/L, 足以用于自来水或其他化学和工业中ClO-的定量检测.并且探针3的选择性高, 不受pH值影响, 其他常见金属阳离子和阴离子不引起或仅稍微引起探针3的荧光强度比率(I/I0)的变化.最后, Choi等将红绿蓝(RGB)分析智能手机应用程序(Excel, Microsoft Corporation)与探针3结合起来, 测量了标准次氯酸盐溶液和制备的自来水样品中ClO-的绿色荧光水平, 利用不同浓度的标准ClO-溶液, 得到了基于智能手机的滴定曲线, 并对自来水中ClO-浓度进行了现场分析.

    		 (2)

    Soni等[24]设计合成了基于吩噻嗪-BODIPY二元结构的不含金属的“关-开”型可逆性荧光探针4.该探针的二元结构中BODIPY作为光敏信号单元, 吩噻嗪作为ClO-的识别反应部位.探针4具有合成简单、成本低和检测效果好等优点.更重要的是, 由于BODIPY本身的荧光被从吩噻嗪到BODIPY的PET过程淬灭使得探针4的溶液没有荧光, 但与ClO-作用后生成亚砜和砜而抑制PET作用, 发出BODIPY的荧光(Eq. 3).加入Na2S后生成H2S, 从而使探针4回复到原来的状态, 荧光消失, 这种可逆性至少可以重复3次.在PBS-乙腈(CAN)缓冲溶液(V:V＝9:1)中, 随着ClO-的加入, 探针4在510 nm处的荧光强度增加了5倍(λex＝485 nm), 并与ClO-浓度(0.7×10-6~4×10-6 mol/L)呈线性关系, 检测限为0.72 μmol/L, 同时肉眼可观察到溶液从黄色变为绿色.加入ClO-后, 探针4的荧光强度显著增加后能够至少保持15 min不变, 反应时间的结果表明探针4能够用于实时检测ClO-.探针4的选择性高, 其他ROS (如H2O2, ·OH, ·O2-, 1O2)不引起其荧光强度比率(I/I0)的变化.将探针4应用于84消毒液中ClO-的定量检测并研究了其细胞毒性, 结果表明探针4的细胞毒性低有望用于细胞中ClO-的检测.

    		 (3)

    Chiu课题组[25]于2017年报道了一种基于荧光共聚纳米点的从远红外到近红外的比率型荧光比色探针5 (Eq. 4).利用了聚合物设计灵活的优点, 将目标敏感和目标惰性荧光团结合到单一共轭聚合物中, 避免了其他纳米探针中存在的泄漏或差异等光漂白问题. ClO-氧化探针5中的能量供体荧光团, 从而中断FRET过程, 引起荧光光谱的巨大变化.随着ClO-的加入, 探针5的荧光强度比率(I540/I680)增加了40倍, 肉眼可观察到溶液颜色由黄色最终变为无色, 荧光颜色从黄色变为绿色, 而其他常见ROS (H2O2, ·OH, ·O2-, tBuOO·和ONOO-), GSH, Hcy, Cys和二硫苏糖醇(DTT)不会引起其荧光强度比率(I540/I680)和荧光颜色的变化, 探针5不仅具有反应迅速、选择性高和pH范围广等优点, 还具有很好的稳定性和优异的生物相容性, 并且利用双通道检测已经将其成功应用于巨噬细胞中HClO的动态监测和活的腹膜炎小鼠的脂多糖(LPS)诱导产生的ClO-荧光成像.这表明, 这类具有多种优点的探针将有望用于生命体中HClO的荧光成像, 为考察生命体中HClO的生理和病理作用提供了一种有价值的分析手段.

    		 (4)

    同年, 范曲力等[26]利用自组装方法开发了可激活和可降解的光声(PA)纳米荧光比色探针6 (Eq. 5), 用于HClO的体内荧光成像.利用HClO的强氧化性, 探针6分子结构中的硫化物被氧化成相应的砜类.该纳米探针对HClO表现出灵敏和特异性的比率型光学信号, 并被成功用于活鼠肿瘤细胞中HClO比率型荧光成像.

    		 (5)

    叶勇等[27]也于2017年设计合成了一种基于分子内电荷转移(ICT)的以溶酶体为靶向的具有可逆性的HClO双光子荧光比色探针7 (Eq. 6).该探针以甲基硫醚(MeS)为调制器, 利用甲基亚砜易还原成硫醚的氧化还原化学性质, 实现了HClO和GSH之间的氧化还原循环, 通过可逆性实验(＞5次)证明了探针7可以连续检测HClO和GSH之间的氧化还原循环.在生理条件下(0.01 mol/L PBS, pH＝7.4), 探针7中的硫醚部分被ClO-选择性氧化, 其他ROS (H2O2, S2O82-, HClO4, NO·, ·O2-)和阴离子(AcO-, Br-, Cl-, CO32-, F-, H2PO4-, HCO3-, HPO42-, I-, PO43-, SO42-)几乎不会引起探针7 溶液的颜色、紫外可见吸收光谱和荧光光谱的变化.加入ClO-后, 探针7的紫外可见吸收光谱表现出比率型变化, 溶液从黄色变为无色.该探针溶液本身由于其高效的ICT分别在405 nm(单光子激发波长)和800 nm(双光子激发波长)的激发下表现出强荧光. 10 equiv. ClO-的加入使得探针7在505 nm处的绿色荧光快速淬灭, 其他竞争离子不会干扰该探针对ClO-的检测.而且, 探针7在505 nm处的荧光强度与ClO-浓度(3~150 μmol/L)呈线性关系(Y＝196.51584-39.56486X, R2＝0.99376), 检测限为0.674 μmol/L.探针7对ClO-检测的pH范围广, 表明该探针可以用于溶酶体和复杂环境中ClO-的识别检测.细胞实验证明, 探针7具有很好的膜透过性, 由于长波长激发有效地降低了背景荧光, 已经被成功地应用于溶酶体活细胞中高分辨率的双光子HClO成像, 为探索HClO在活细胞中的生理和病理功能提供了一个很好的工具.

    		 (6)

    2018年, 孟庆涛等[28]报道了以硫醚为HClO识别部位, 将硫醚与吩噻嗪-喹啉结合起来的一种简单的HClO荧光比色传感器8 (Eq. 7).探针8具有很大的斯托克斯位移(128 nm)、高灵敏度和高选择性, 并能快速定性和定量识别检测HClO.在PBS-DMSO缓冲液(0.02 mol/L, V:V＝9:1, pH＝7.4)中, 逐渐加入HClO后, 探针8本身在490 nm的吸光峰值降低, 440 nm处出现了新的吸收峰, 并在478 nm处出现一个等吸收点, 溶液由棕色变为黄色.同样条件下, 探针8本身只有微弱的荧光, 荧光量子产率为0.0029, 加入6 equiv. ClO-后, 588 nm处的荧光强度增强75倍(λex＝460 nm), 荧光量子产率为0.177, 检测限低至15.6 nmol/L.这是由于ClO-选择性地将探针8中的硫醚氧化成亚砜.而且该探针能够在酸性、中性和碱性环境中实现对ClO-的快速荧光反应, 表明探针8有望实现对生物系统中ClO-的实时荧光成像.将探针8与荧光成像和流式细胞分析结合起来, 实现了MCF-7细胞系的单细胞HClO检测, 并且成功实现了成年斑马鱼和裸鼠体内的内源性HClO成像.这类探针有望为HClO在活体中的生理和病理作用的进一步研究做出贡献.

    		 (7)

    紧接着, 王本花等[29]研究了基于黄酮衍生物的具有长波长发射和大的斯托克斯位移(140 nm)的HClO比率比色荧光探针9 (Eq. 8).该探针以吩噻嗪作为电子供体, 以HClO识别基团, HClO能将吩噻嗪基团的供电子体二价硫原子氧化成一个吸电子体——亚砜基团, 通过ICT作用, 引起巨大的光谱蓝移和长波长发射.在25 ℃, 0.02 mol/L羟乙基哌嗪乙硫磺酸(HEPES)缓冲液(0.001 mol/L CTAB, pH＝7.4)中, 探针9的溶液本身在446 nm有一个强吸收峰, 586 nm处有一个主要的发射条带, 加入HClO引起肉眼可见的溶液颜色变化(从黄色变为无色)和荧光颜色变化(从橙色变为绿色), 荧光光谱中呈现出586 nm处荧光强度降低和524 nm处出现一个新的发射带的比率型变化.并且该探针在524和586 nm的荧光强度比率(I524/I586)与HClO浓度(0~6 equiv.)呈现出良好的线性关系, 检测限低至6.6 nmol/L, 表明探针9的灵敏度高.其他相关分析物(PBS, 1O2, H2O2, ·O2-, NO, ·OH, ONOO-, ROO·, tBuOOH, Hcy, Cys, GSH, SH-, HSO3-, S2O32-, SO42-, Br-, I-, K+, Na+和Fe3+)引起探针9荧光强度的变化可以忽略不计, 表明该探针的选择性高.该探针细胞毒性低, 已被成功用于斑马鱼体内HClO的荧光成像.

    		 (8)

    最近, 周艳梅等[30]也设计合成了一种基于硫醚被ClO-选择性氧化成亚砜的具有非常大的斯托克斯位移(λex＝345 nm, λem＝513 nm, ∆λ＝168 nm)的比色荧光探针10 (Eq. 9).该探针对HClO的反应非常快速(＜10 s), 并且具有很宽的pH响应范围.在室温下0.01 mol/L PBS缓冲液(含水量99.5%, pH＝7.4)中, 各种相关物质(20 equiv. H2O2, ·OH, 1O2, NO·, NO3-, tBuOOH, tBuO·, Cr2O72-, CH3COO-, HCOO-, MnO42-, HPO42-, NO2-, SO32-, F-, NH3·H2O, ONOO-, Cys, GSH)均不会引起探针10的溶液颜色、紫外可见吸收光谱和荧光光谱的变化, 并且探针10的色度图(CIE)颜色坐标仅对ClO-有明显的变化, 而对其他分析物没有明显的变化.随着ClO-的加入, 探针10的溶液颜色从黄色逐渐褪去, 荧光颜色从黄绿色变为青色, 550 nm处的荧光信号逐渐减弱, 并且逐渐在513 nm处出现一个新的发射峰(图 1).探针10在513 nm处的荧光强度增加与ClO-浓度(0~100 μmol/L)呈线性(R2＝0.996), 检测限为449.76 nmol/L.随后, 该探针成功的用于PC12细胞中HClO的荧光成像.

    		 (9)

    图 1

    图 1.  探针10和不同浓度ClO-作用的吸收光谱图(A)和荧光发射图(B)以及相应的颜色变化
    Figure 1.  (A) Absorption spectra and (B) emission spectra of the probe 10 with different concentrations of ClO- and corresponding color changes
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    1.2   消除硫化物

    2013年, 韩守法等[31]基于福斯特共振能量转移(FRET)原理, 研究了以包含有异硫氰酸荧光素(FITC)的二氧化硅纳米颗粒作为供体染料和一种高度选择性的罗丹明衍生物为受体染料的比率型荧光比色HClO纳米探针11 (Eq. 10).该纳米探针能被HClO氧化, 使分子内硫醚开环, 随后引起罗丹明衍生的化学剂量计的β消除, 使无荧光的化学计量计转变成具有强荧光的罗丹明受体.潜在的干扰物质如H2O2, NO·, ·OH, ROO·, ·O2-, Na+, K+, Ca2+, Zn2+, Pb2+, Fe3+和Fe2+在含有纳米探针11的磷酸氢二钠-柠檬酸盐缓冲溶液中(pH＝5.0或7.4)不会引起纳米探针11荧光光谱和溶液颜色的改变.而在PBS (pH＝7.4)的缓冲溶液中HClO会引起探针11荧光强度比率(I586/I526)的明显变化, 溶液颜色从无色变为玫红色.更重要的是, 将传统的流式细胞术与该纳米探针结合起来可以实现活细胞溶酶体中HClO的比率荧光成像, 这将有助于揭示HClO在细胞或动物中疾病或健康的重要作用.

    		 (10)

    2014年, 张其春课题组[13]首次报道了一种选择性检测HClO的上转换发光(UCL)传感器12 (Eq. 11).探针12的设计是基于聚丙烯酸(PPA)修饰的上转换发光纳米荧光粉(UCNPs)与罗丹明衍生物之间的发光共振能量传递(LRET)过程, 其中UCNPs作为能量供体, 罗丹明衍生物作为能量受体, 罗丹明衍生物中的硫代氨基脲作为保护基团迫使罗丹明采用封闭形式.在PBS缓冲盐溶液(pH＝7.4)中, 随着HClO的加入, 探针12在554 nm处微弱的吸收峰变得越来越强, 并且溶液从无色变为粉色.并且, 该纳米探针在554和800 nm的UCL比率(UCL554/UCL800)大小与HClO浓度(0~120 μmol/L)呈线性增长, 11 equiv. HClO使比率型的UCL信号达到饱和, 检测限为0.32 μmol/L.相同条件下, 包括NO2-, H2O2, ONOO-, ·OH和·O2-在内的其他ROS和包括NO·, ROO·及NO·在内的RNS都不会引起探针12的溶液颜色、紫外可见吸收光谱和比率型UCL强度的变化, 表明HClO选择性地将探针12中螺内酯开环, 接着氨基硫脲脱硫形成1, 3, 4-噁二唑.更重要的是, 利用探针12本身无背景荧光、无光漂白和更高的光穿透深度等优势, 已经成功将其用于检测活细胞中的HClO, 并有望成为下一代的化学工具研究生物系统中HClO的功能.

    		 (11)

    2016年, 俞汝勤等[32]基于2-巯基乙醇对醛的保护作用设计合成了一种具有超快响应和大斯托克斯位移的HClO比色荧光探针13 (Eq. 12).在PBS-CH3CN缓冲液(0.02 mol/L, V:V＝1:4, pH＝7.4)中, 随着HClO的加入, 探针13的溶液从淡黄色变成亮黄色, 紫外可见吸收光谱出现红移.在相同条件下, 由于探针13中的氧硫杂环戊烷基团的吸电子能力较弱, 分子内电荷转移(ICT)效应受到抑制使得其荧光强度很低.荧光滴定结果表明, 加入HClO后探针13在585 nm处的荧光强度增强超过187倍.这是由于HClO促进了7-氧硫杂环戊烷基团转变成醛基, 恢复了ICT效应.探针13的斯托克斯位移大至130 nm, 可以减少在生物分析中的自荧光和自吸收.探针13的荧光强度与HClO浓度(0~40 μmol/L)呈线性关系, 检测限为50 nmol/L.该探针的pH范围广(pH＝4~9), 与HClO反应非常迅速(＜1 s), 具有高灵敏度和高选择性.并且该探针的细胞毒性低, 膜渗透性好, 成功实现了实时、高对比度的对HeLa细胞和RAW 264.7细胞的HClO生物成像.

    		 (12)

    2017年, 詹心琪团队[33]以N-苯基-N-乙烯胺硫脲取代基作为识别单元, 对七甲基川菁色团的桥头进行修饰, 设计合成了近红外区激发和双发射波长的比率型HClO荧光比色探针14 (Eq. 13). HClO引起该探针桥头N原子供电子效应的改变, 通过给予胍基引起脱硫反应, 生成的化合物中的吸电子胍基团降低了氮原子向七甲基川菁色团的供电子能力, 导致最大吸收波长和激发波长发生了较大的红移.在pH＝7.4的PBS-DMF缓冲溶液(V:V＝20:80)中, HClO的加入引起探针14的紫外可见吸收峰红移150 nm(从650到800 nm), 溶液从蓝色变为浅绿色.以等吸收点730 nm作为激发波长, 加入HClO后, 探针14的荧光光谱出现760和820 nm比率型的长波发射, 荧光强度比率(I820/I760)与HClO浓度(1.0×10-6~2.0×10-5 mol/L)呈线性关系, R2＝0.9959, 并且该探针选择性高.利用加标回收实验成功实现了探针14对自来水和人类血清样本中HClO的准确定量检测.

    		 (13)

    近年来, 申世立等[34]设计合成了一种新型的基于荧光共振能量转移(FRET)过程和分子内脱硫-罗丹明螺内开闭环机制的比率型(I588/I463) HClO荧光比色探针15 (Scheme 2).探针15以溶酶体为靶向, 成功实现了活细胞溶酶体中HClO的比率荧光成像.在此基础上, 申世立等[35]再次报道了一种新型的同样以溶酶体为靶向, 基于分子内脱硫和罗丹明螺内开闭环机制的HClO荧光比色探针16 (Scheme 2).比起探针15, 探针16能实现在水溶液中更快速的肉眼识别检测HClO, 并且检测限更低, 更灵敏, 并被成功应用于活细胞溶酶体中HClO荧光成像.

    图式 2

    图式 2.  探针15和16与HClO的反应机理
    Scheme 2.  Reaction mechanism of probes 15 and 16 with HClO
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    2017年, 钱鹰等[36]报道了一种基于萘酰亚胺-罗丹明结构的双光子HClO显色荧光探针17 (Eq. 14), HClO引发罗丹明螺内酯开环、分子内脱硫和罗丹明硫代氨基脲环化反应, 随后出现吡啶-萘酰亚胺(能量供体)向开环的罗丹明(能量受体)的FRET.双光子荧光激发下, 探针本身无长波发射, HClO的加入明显引起探针17在600 nm处的罗丹明荧光发射, 伴随着溶液从无色变为亮粉色.该探针还被成功用于活细胞中HClO的荧光成像.

    		 (14)

    最近, 龚毅君等[37]基于罗丹明类似物也设计合成了一种具有长波长发射(近红外: 630 nm)的双光子HClO荧光比色探针18 (Eq. 15).不同于其他ROS和RNS, HClO会引起这个新的荧光探针发生循环反应.该探针将双光子染料和作为识别基团的硫代螺内酯结合起来, 通过双光子显微镜可以实现对生物体系活细胞和组织中HClO的荧光成像. HClO可以氧化探针18中的S原子形成碳缺电子中心, 中间体会立即被邻近的酚羟基亲核进攻, 随着脱硫反应的进行, 亲核环化反应完成, 探针18就转化为强荧光化合物.在PBS-二甲亚风(DMSO)缓冲液(0.01 mol/L, V:V＝95:5, pH＝7.4)中, 随着HClO的加入, 探针18的溶液从无色变为紫红色, 实现肉眼检测, 同时荧光强度比率增大106倍.在相同条件下, 其他ROS和RNS(如·O2-, ·OH, tBuO·, ONOO-等)均不会引起探针18荧光光谱的明显变化. pH响应实验表明, pH从4到8范围内可以实现探针18对HClO比较满意的响应.该类型的探针可以准确定性和定量地实现实际样本中HClO的识别检测.

    		 (15)

    1.3   其他含有硫化物的传感器

    2013年, 韩守法等[38]基于苯并噻唑啉设计合成了一种HClO荧光比色探针19 (Eq. 16).在乙醇中, 探针19的溶液无色无荧光, ClO-的加入引起该探针分子内脱氧硫内酯的氧化开环, 溶液立刻变为深红色, 荧光迅速增强, 590 nm处的荧光强度与ClO-浓度(0~60 μmol/L)呈线性关系(λex＝560 nm).相同条件下, 其他常见超氧阴离子自由基和阴阳离子均不会引起探针19溶液颜色和荧光强度的明显变化.但是Fe3+的加入会引起探针19的荧光强度发生明显增强, 这可能是因为Fe3+促进了分子内脱氧硫内酯的开环.

    		 (16)

    2015年, 梅青松等[39]报道了一种基于发光共振能量转移(LRET)机制的上转换发光纳米传感器20 (Eq. 17).该纳米传感器以水分散的上转换纳米粒子作为能量供体, 采用一种新型的ClO-反应配位锌-二硫腙络合物[Zn(DZ)3]作为能量受体.通过ClO-选择性氧化破坏Zn(DZ)3络合物中的Zn—S—C键, 可以有效地恢复Zn(DZ)3络合物引起的猝灭上转换发光.在pH＝7.4的PBS缓冲液中, 随着ClO-的加入, 纳米探针20的溶液从红色先变为浅褐色, 最后变为淡黄色, 在540 nm左右的发射峰强度逐渐增强, 荧光强度与ClO-浓度(0~ 2.0×10-7 mol/L)呈线性关系, 检测限低至3 nmol/L, 如此低的检测限可能是由于上转换检测的发光背景较低.在同一环境中, 除了ClO-与H2O2反应生成的1O2对纳米探针的发光强度产生影响外(可能是因为该反应残留了部分ClO-), 常见ROS和金属离子均不影响纳米探针的发光强度. HeLa细胞毒性试验表明, 纳米探针20在较高浓度下(2 mg·mL-1)对细胞的毒性很低, 结合共聚焦激光扫描显微镜, 实现了在HeLa细胞中ClO-的定性和定量检测.该纳米探针为高灵敏和高选择性追踪细胞中的ClO-提供了可能.

    		 (17)

    最近, 朱宝存等[40]以硫代氨基甲酸酯为特异性识别基团, 设计合成了一种超快速超灵敏的溶酶体靶向的HClO荧光比色探针21 (Eq. 18).在PBS缓冲液(0.005 mol/L, pH＝7.4)中, 探针21本身的荧光很弱, 可能是因为螺内酯的闭环, HClO的加入引起该探针硫代氨基甲酸酯中的螺内酯开环并氧化裂解, 550 nm处的荧光迅速增强(＜3 s), 并且荧光强度与HClO浓度(50~450 nmol/L)之间存在很好的线性关系(Y＝122.24C+12519, R2＝0.9985), 检测限低至0.12 nmol/L, 比其他已报道的溶酶体靶向HClO荧光探针的灵敏度高. HClO的加入同样使探针21溶液立马从淡黄色变为粉红色, 实现对HClO的肉眼检测.相同环境下, 其他常见各种ROS均不会引起该探针在550 nm处荧光强度的明显变化.细胞实验表明, 该探针可用于监测细胞内HClO的基线水平及跟踪活细胞溶酶体内源性/外源性HClO水平的变化.

    		 (18)

    2.   含N原子的识别组

    2.1   羟胺或肟作为识别基团

    羟胺或肟能与HClO快速反应生成相应的醛、腈氧化物、羧酸等, C＝N的去除引起荧光强度的变化.近几年来, 有很多荧光比色探针都是以羟胺或肟作为识别基团来识别检测HClO.

    2013年, 吴水珠等[41]报道了一种基于BODIPY的具有肟基和亲水性羧基的水溶性荧光比色探针22 (Eq. 19).在PBS缓冲液(0.1 mol/L, pH＝7.4)中, 探针22本身由于C＝N异构化激发态衰弱而无荧光, ClO-的加入去除了肟基团, 还原了含有BODIPY的醛基, 使溶液颜色从粉红色变为淡黄色, 荧光增强, 并且荧光强度与ClO-浓度(0~6 μmol/L)呈线性关系, 检测限(17.7 nmol/L)与已经报道过的大多数荧光探针相比, 相对较低(λex/λem＝500/525 nm).相反, 其他ROS和RNS都不会引起探针22荧光光谱的变化.该探针也被成功用于活的RAW 264.7细胞中内源性ClO-的荧光成像, 为细胞中内源性和外源性ClO-的荧光成像提供检测手段.

    		 (19)

    同年, 樊江莉等[42]也成功地设计合成了一种基于BODIPY支架的含肟荧光比色探针23 (Eq. 20), 并将其用于线粒体中HClO的快速、高选择性荧光成像.由于C＝N异构化, 探针23的荧光很弱, ClO-的加入使探针23的荧光强度快速变化, 这可能是因为肟基团消除生成羧酸.在PBS-EtOH混合溶液(0.01 mol/L, V:V＝9/1, pH＝7.4)中, ClO-引起探针23在518 nm处的紫外可见吸收强度下降, 并出现一个新的吸收峰(505 nm), 溶液从粉红色变为黄色, 实现了对ClO-的可视化检测.随着ClO-浓度的增加, 529 nm处的荧光强度逐渐增强, 并在50 equiv. ClO-处达到平台, 荧光强度增强了35倍, 荧光量子产率从0.045增加到0.44 (λex＝480 nm).另外, 该探针的选择性好, 其他ROS几乎不会引起探针23荧光光谱的变化.再者, 该探针的适用pH范围广, 探针23本身和该探针与ClO-反应产物的荧光强度都不受pH值(pH＝3~12)的影响.鉴于该探针良好的化学和生物特性, 结合共聚焦荧光成像, 已经将其成功应用于活细胞线粒体中HClO的实时监测.

    		 (20)

    2016年, 张小玲等[43]设计合成了基于萘二甲酰亚胺的HClO荧光比色探针24 (Eq. 21).该探针中的C＝N键作为HClO的识别基团, 通过HClO对该探针的氧化脱氢反应, 去除C＝N键, 引起探针24的溶液颜色、紫外可见吸收光谱和荧光光谱的变化, 从而实现对HClO的识别检测.在室温下, PBS-CH3CH2OH溶液(0.05 mol/ L, V:V＝8:2, pH＝7.4)中, 探针24本身无荧光, 荧光量子产率低(0.006), ClO-的加入使得该探针的荧光量子产率迅速增加至0.389, 在510 nm处的荧光强度增加138倍.并且ClO-的加入使得该探针的溶液从淡黄色变为无色, 手持紫外灯(365 nm)照射下发出强烈的绿色荧光, 反应只需几秒钟即可完成(＜3 s).该探针具有很好的选择性, 相同环境下, 包括ROO·, H2O2, ·OH, tBuOOH, tBuO·, NO·和·O2-在内的其他ROS和RNS以及包括Cys, Hcy, GSH, K+, Ca2+, Na+, NO2-和NO3-在内的硫醇和离子几乎都不会引起该探针的荧光强度的变化.该探针能够实现对ClO-的快速反应(＜3 s), 灵敏度高(检测限为2.88 nmol/L), 选择性好, 并且斯托克斯位移大(75 nm), 这些优良的化学性质使得其可以应用于活体细胞中内源性ClO-的实时定性及定量检测.结合共聚焦荧光成像技术, 已经成功将其用于活细胞中ClO-的荧光成像.

    		 (21)

    2017年, 钱鹰等[44]设计合成了一种新型吡啶基三苯胺-BODIPY醛肟的HClO荧光和肉眼可见的传感器25 (Eq. 22).该传感器通过4-乙烯基吡啶基与三苯基胺- BODIPY结合形成了理想的共轭体系, 由于C＝N异构化, 该传感器表现出微弱的荧光, ClO-氧化肟(C＝NOH)生成醛基, 还原了BODIPY荧光团的荧光, 使荧光光谱发生显著变化.在PBS-THF缓冲液(V:V＝1:1, pH＝7.4)中, ClO-的加入使探针520 nm处的吸收值显著下降, 肉眼可见溶液从粉色变为绿色.同样条件下, 随着ClO-的加入, 探针在508和555 nm处的荧光强度增加, 并逐渐在520 nm处达到峰值, 并出现了荧光颜色变化(从粉红色到绿色), 荧光强度增强20倍, 荧光量子产率从0.02增加到0.43.另外, 该探针的pH范围广, pH值在1到13的范围内都不影响该探针对ClO-的检测.相同条件下, 其他ROS几乎不会引起探针25的紫外可见吸收光谱和荧光强度的明显变化.该探针具备诸多优良性质, 有望在各种生物学和病理学过程中发挥重要作用.

    		 (22)

    2.2   酰肼与HClO的氧化水解反应

    通过将某一个或两个荧光团与酰肼进行组装成螺内酰胺的荧光团衍生物, 利用HClO/ClO-的强氧化性, 使螺内酰胺开环, 然后水解生成羧酸盐, 从而恢复荧光团本身的荧光.近年来, 利用这一识别机制, 设计合成了很多荧光比色探针.

    Goswami等[45, 46]分别在2014年和2015年报道了两个基于罗丹明-酰肼的HClO化学传感器26和27, 并都成功制作成检测试纸用于HClO的肉眼检测.由于两个传感器中都存在螺内酰胺结构, 两个探针的荧光都很微弱, ClO-能够氧化传感器26和27, 使螺内酰胺开环, 从而使二者的荧光强度迅速增强, 具体检测机制见Scheme 3.在生理pH下, ClO-的加入使两个化学传感器的溶液从无色变为粉红色, 荧光强度明显增强, 还能实现对HClO的定量检测.并且传感器26和27都具有很高的选择性和抗干扰性.传感器26还成功实现了在人类血细胞中对HClO的荧光成像.传感器27的灵敏度超高, 能实现对ClO-纳米级检测, 已经被成功应用于自来水中对HClO的定性及定量检测, 也被成功应用于活细胞中HClO的荧光成像.

    图式 3

    图式 3.  探针26和27与ClO-的反应机理
    Scheme 3.  Reaction mechanism of probes 26 and 27 with ClO-
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    基于罗丹明-酰肼结构和螺内酰胺开闭环机制实现对HClO检测的还有2016年Long等[47]报道的两个HClO比色荧光探针28和29和林伟英的团队[48]报道的以溶酶体为靶向的比率型HClO显色荧光探针30 (Scheme 4).探针30中的酚羟基与苯并唑环的N原子之间存在激发态分子内质子转移(ESIPT)过程, 在pH＝5.0的PBS-DMF缓冲液(V:V＝7:3)中, ClO-的加入使探针30中的螺内环打开, 同时阻止了ESIPT过程, 使探针30的溶液从无色变为红色, 荧光强度比率(I586/I450)迅速增大97倍, 并成功实现了活细胞溶酶体中内源性和外源性HClO水平的检测.

    图式 4

    图式 4.  探针28~30与HClO/ClO-的反应机理以及探针30在活细胞溶酶体中的分布和HClO荧光成像
    Scheme 4.  Reaction mechanism of probes 28~30 with HClO/ClO- and the distribution of probe 30 in living cell lysosomes and HClO fluorescence imaging in living cell lysosomes
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    除此之外, 于海波等[49]最近也设计合成了一种基于罗丹明B荧光团和2-碳酰肼噻吩结构以酰肼作为识别基团的HClO比色荧光探针31, 通过氧化水解, HClO使罗丹明的螺内酰胺开环生成羧酸基(Scheme 5), 从而使探针31溶液颜色立刻从无色变为粉红色, 并发射罗丹明B的强荧光.该探针还制作成了测试条成功用于实际水样中HClO的肉眼检测, 并成功实现活细胞线粒体中HClO荧光成像.

    图式 5

    图式 5.  探针31与ClO-的反应机理以及不同阴离子和探针31在自然光和紫外灯下的颜色反应
    Scheme 5.  Reaction mechanism of probe 31 with ClO- and the color changes of dififferent anions with probe 31 under sunlight and UV light, respectively
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    2017年, 赵宝祥课题组[50]基于荧光共振能量转移(FRET)和螺内酰胺的开闭环机制, 将香豆素-罗丹明两个荧光团连接起来, 设计合成了一种以线粒体为靶向的比率型HClO显色荧光探针32 (Scheme 6).并实现了在线粒体的生理pH下对HClO肉眼快速、高选择性和高灵敏的比率(I570/I483)检测, 并将其成功应用于活细胞线粒体中内源性HClO的荧光成像.最近, Wong等[51]也将香豆素-罗丹明两种荧光团结合起来, 并在螺碳环上引入磺胺酰肼基团作为HClO的识别部位, 设计合成了一种独特的、受pH调节的、具有高选择性和高灵敏度的荧光比色探针33 (Scheme 6).酸性条件下, HClO氧化该探针使香豆素-罗丹明杂化物的五元螺环打开, 引起探针溶液颜色的明显变化和荧光强度显著增强.碱性条件下, ClO-的加入使五元螺环和六元内酯环都打开, 引起不同于酸性条件下的溶液颜色变化, 并且荧光强度增强更明显.该探针还被成功应用于自来水和84消毒液中ClO-的定性和定量检测.

    图式 6

    图式 6.  探针32和33与ClO-的反应机理
    Scheme 6.  Reaction mechanism of probes 32 and 33 with ClO-
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    2015年, Chang等[52]报道一种基于罗丹明-丹酰二亚胺两种荧光团的具有显色和比率荧光信号的HClO传感器34 (Eq. 23).首次利用磺酰肼与HClO的选择性氧化水解反应, 以罗丹明-丹酰二亚胺作为信号传感器, 磺酰肼结构作为HClO的识别触发开关, 实现了对HClO的识别检测.在pH＝8的PBS缓冲液中, 探针34本身无色, ClO-的加入使之变为粉色, 并出现紫外可见吸收光谱的相应变化.由于丹磺酰荧光团的作用, 探针34本身在494 nm处表现出中等强度的荧光, 而该探针中内酰胺的闭环状态使得罗丹明荧光团并没有表现出荧光发射, ClO-的加入使探针开环, 出现578 nm处罗丹明的荧光发射(λex＝400 nm), 从而出现578和494 nm的比率变化(I578/I494).并且探针34的选择性好, 其他ROS/RNS, 金属离子和阴离子几乎不会引起探针34的荧光强度比率的变化.最后还成功将探针34制作成测试条用于自来水中HClO的肉眼和半定量检测.

    		 (23)

    最近, 张志强等[53]报道了一种基于上转换发光的新型纳米探针35 (Eq. 24), 将其应用于活体动物和细胞中HClO的无背景比率荧光成像.通过LRET原理, 以钌-二硝基苯肼作为HClO的识别部分和能量受体, 上转换纳米颗粒为能量供体, 利用HClO的强氧化性, 使纳米探针35在水溶液中发生颜色、荧光比率和上转换发光的变化, 从而实现对HClO的定性和定量检测.该纳米探针具有选择性和灵敏度高及反应迅速等优点, 已被制作成测试纸, 成功实现了无背景干扰的HClO比色和发光检测, 并实现了活细胞和活体动物中HClO的荧光成像.

    		 (24)

    2.3   酰腙与HClO的氯化水解反应

    C＝N异构化是激发态的主要衰变过程[54], 酰腙结构包含C＝N键使化合物通常无荧光发射, 利用HClO的强氧化性去除C＝N键可以使化合物的荧光恢复.

    近几年, 吴淑褓课题组[55]、周艳梅课题组[56]和张小玲等[57]基于BODIPY荧光团, 分别设计合成了三个不同的高选择性和高灵敏度的HClO显色荧光探针36~38 (Scheme 7).在PBS缓冲液中, 三个探针由于C＝N异构化, 本身都表现出很微弱的荧光, ClO-以C＝N键为识别基团, 特异性的氧化探针36中的BODIPY—腙形成分子内环化生成三唑, 而通过氧化去除探针37和38中的C＝N键生成醛基, 从而恢复探针36~38中BODIPY的强荧光, 并引起三个探针溶液颜色变化和荧光的显著增强, 从而实现对HClO的特异性识别.特别是探针38对HClO的反应超快速(＜0.2 s), pH范围广(pH＝4~13), 检测限低至7.5 nmol/L.并且, 探针36和37成功实现了活细胞中内源性HClO的荧光成像, 探针38实现了活细胞中内源性和外源性HClO的荧光成像.

    图式 7

    图式 7.  探针36~38与HClO/ClO-的反应机理以及加入HClO/ClO-后的颜色变化或在活细胞中HClO/ClO-荧光成像
    Scheme 7.  Reaction mechanism of probes 36~38 with HClO/ClO- and the color changes in the absence/presence of HClO/ClO- and HClO/ClO- fluorescence imaging in living cell
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    2015年, 蒋石梅课题组[58]以HClO对苯腙的特异性反应设计合成了一种基于芘的高选择性HClO荧光比色探针39.由于共轭的苯腙(电子给体)与芘(电子供体)之间的PET作用产生的强荧光淬灭效应, 该探针本身无荧光, 利用HClO的强氧化性消除了苯腙基团, PET作用消失, 恢复了芘的强荧光, 同时溶液从黄色变为无色, 其他ROS和常见离子几乎不会引起探针39的荧光强度变化.该探针还被成功用于活细胞中HClO的生物成像.

    同年, 陈小强等[59]基于甲酰化荧光素衍生物设计合成了一种高选择性和高灵敏度的HClO荧光比色探针40. 2018年, 张迪等[60]同样用腙基修饰荧光素设计合成了一种新的“关-开”型HClO荧光比色探针41.以C＝N键作为识别基团, 在生理条件下, ClO-的加入去除了两个探针中的C＝N异构化并生成醛基, 并使探针40和41的螺环开环, 恢复了甲酰化的荧光素(Scheme 8), 溶液颜色都发生了明显改变, 并伴随着荧光显著增强, 探针41的检测限为17.5 nmol/L, 探针40的检测限低至7.3 nmol/L.两个探针都具有良好的细胞膜通透性, 成功实现了活细胞中HClO的荧光成像.

    图式 8

    图式 8.  探针40和41与HClO/ClO-的反应机理和加入ClO-后的颜色变化
    Scheme 8.  Reaction mechanism of probes 40 and 41 with HClO/ClO- and the color changes in the absence/presence of ClO-
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    赵宝祥等[61]于2016年报道了包含3-丁基-1-氯咪唑[1, 5-a]吡啶荧光团的具有双信号的HClO荧光探针42 (Eq. 25).通过ClO-氧化去除了C＝N键, 使腙生成羧酸, 恢复了探针42的荧光, 在生理条件下, ClO-的加入使探针42的溶液从黄色变为无色, 同时荧光强度显著增强, 检测限低至0.43 nmol/L, 其他常见的分析物不影响探针42对ClO-的识别.该探针还被成功用于活细胞中ClO-的荧光成像.

    		 (25)

    2018年, 孟庆涛团队[62]设计合成了基于1, 8-萘二甲酰亚胺的双功能HClO荧光比色探针43 (Eq. 26), 并将其应用于缓冲液和生物样本中HClO的定性及定量检测.在PBS缓冲液中, ClO-的加入使探针溶液的颜色从粉色变为淡黄色, 并发生紫外可见吸收光谱的巨大变化和荧光强度的显著增强, 这可能是由于HClO的强氧化性引起C＝N键的消除生成羧酸基团.而其他干扰离子并未引起43的任何改变.该探针具有高选择性和抗干扰性, 且灵敏度高, 检测限低至50 nmol/L, pH范围广, 并能实现对HClO的超快速反应(＜2 s).更重要的是, 该探针被已经成功用于活Hela细胞、J774A.1巨噬细胞和斑马鱼中内源性及外源性HClO的荧光成像.

    		 (26)

    2.4   其他肼或席夫碱HClO的氧化反应

    由于席夫碱或其他肼结构中包含的C＝N异构化, 用席夫碱或肼修饰的荧光团表现出无荧光状态, 而C＝N键容易被HClO氧化消除生成醛基或羧酸或腈氧化物从而恢复了荧光团的强荧光, 实现检测HClO的目的.

    2015年, Goswami等[63]设计合成了基于脱二氨基顺丁烯二腈反应, 以C＝N键作为HClO识别基团并氧化生成醛基的HClO荧光比色探针44 (Eq. 27).探针44通过HClO的强氧化性抑制探针的ICT机制, 使其发生显著的溶液颜色变化和荧光增强. HClO的加入使探针的溶液从黄色变为无色.并使其溶液的荧光强度呈现比率型增强.使用薄层色谱板实现了探针44对HClO的检测, 并将其成功用于人类血细胞中HClO的荧光成像.

    		 (27)

    2018年, 吴少平等[64]同样基于席夫碱将二氨基顺丁烯二腈基团同7-(二甲氨基)-4, 5-二氢萘[1, 2-b]噻吩- 2-甲醛(DTC)荧光团连接起来, 设计合成了以C＝N键作为HClO识别基团并氧化生成DTC的HClO“关-开”型荧光比色探针45 (Eq. 28).该探针能实现对HClO的肉眼快速、高灵敏和高选择性检测, 且pH范围广, 斯托克斯位移大(80 nm), 并被成功用于亚细胞中HClO的荧光成像.

    		 (28)

    王云[65]、董德文团队[66]、李欣团队[67]、Mondal[68]、孟庆涛[69]和闫立强等[70]分别于2016年和2018年, 同样利用二氨基顺丁烯二腈与HClO的氧化反应, 设计合成了双功能HClO比色荧光探针46~51 (Scheme 9). 46和48基于BODIPY衍生物, 47基于芘席夫碱衍生物, 通过去除C＝N键, 恢复BODIPY或芘荧光团的强荧光.探针48首次利用HClO诱导的分子内环化反应来识别检测HClO, 而46, 47, 49和50通过HClO氧化消除C＝N键生成醛基实现对HClO的识别, 探针51是通过C＝N键将香豆素和二氨基顺丁烯二腈结合起来, 利用ClO-诱导的分子内环化生成咪唑结构.在生理pH下, ClO-的加入使6个探针的溶液颜色都发生显著变化, 并伴随着紫外可见吸收光谱的改变和荧光强度的显著增强.探针50和51分别只需4和5 s就可以识别出HClO, 探针46~48也表现出对HClO的快速反应(＜15 s), 并具有比较高的选择性和灵敏度.其中, 探针51和50的检测限分别低至9和17.3 nmol/L.探针46的检测限低至19.8 nmol/L, 荧光量子产率从0.008增加到0.64, 该探针还被成功用于自来水、长江水和84消毒液中ClO-的定量检测.通过加标回收率实验也成功将探针47和51用于自来水中ClO-的定量检测.探针49可以比率型识别HClO, 还成功将其制作成薄层色谱板, 用于HClO的实时定性检测, 并用于糖尿病人单核细胞中HClO的荧光成像分析.生物成像表明, 探针50能够在体内诊断和评估次氯酸介导的类风湿关节炎的治疗反应.

    图式 9

    图式 9.  探针46~51与HClO/ClO-的反应机理
    Scheme 9.  Reaction mechanism of probes 46~51 with HClO/ClO-
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    阴彩霞团队[71]于2018年基于1, 8-萘二甲酰亚胺衍生物设计合成了一个“关-开”型和一个比率型的HClO荧光比色探针52和53.二者都是利用ClO-氧化清除C＝N键, 实现对HClO的活细胞荧光成像(Scheme 10).

    图式 10

    图式 10.  探针52和53与HClO的反应机理以及HClO在活细胞中的荧光成像
    Scheme 10.  Reaction mechanism of probes 52 and 53 with HClO and the HClO fluorescence imaging in living cell
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    最近, 颜范勇等[72]报道了以C＝N键作为HClO识别基团, 通过去除C＝N键并阻断PET过程实现对HClO识别的比色荧光探针54 (Scheme 11).生理条件下, ClO-的加入使该探针溶液颜色从棕色变为绿色, 荧光显著增强, 荧光量子产率从0.13增至0.79.该探针具有pH范围广、选择性好和灵敏度高等优点, 成功用于自然水样中HClO的定量检测和活细胞中HClO荧光成像.

    图式 11

    图式 11.  探针54和HClO的反应机理
    Scheme 11.  Reaction mechanism of probe 54 with HClO
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    3.   碳碳双键作为识别组

    HClO具有强氧化性, 在温和的条件下能氧化C＝C双键, 使含有C＝C双键的HClO探针被氧化裂解成各种不同的双键裂解产物.利用这一性质, 将有机化合物通过C＝C双键与荧光基团连接起来就能实现对HClO的识别.

    近几年, 樊江莉团队[73]和钱鹰等[74]分别报道了两种基于BODIPY荧光团, 以C＝C双键为识别位点的HClO荧光显色探针55和56 (Scheme 12).在模拟的生理条件下, HClO能选择性地引起两个探针表现出明显的溶液颜色、紫外可见吸收光谱和荧光光谱的变化, 其中探针55表现出荧光信号比率的显著增强.探针55对HClO反应更迅速(＜10 s), 具有更低的检测限(10.6 nmol/L), 并且pH范围广; 共聚焦荧光成像表明, 该探针能实时监测活细胞溶酶体中内源性的HClO.而探针56已经成功实现癌细胞和活体斑马鱼中内源性HClO的荧光成像, 并且不需要药物诱导产生HClO.

    图式 12

    图式 12.  探针55和56与HClO/ClO-的反应机理及加入HClO/ClO-前后在日光灯和365 nm紫外灯下的颜色变化或HClO细胞成像
    Scheme 12.  Reaction mechanism of probes 55 and 56 with HClO/ClO- and the color changes of the probe with HClO/ClO- under sunlight and 365 nm UV light or HClO fluorescence imaging in living cell
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    韩克利[75]、王素华[18]、孙民泰[76]、周立义[77]和马志伟等[78]在近几年基于花菁染料, 利用HClO的强氧化性使烯烃断键分别设计合成了HClO荧光比色探针57~61 (Scheme 13).这五个探针都对HClO表现出紫外可见吸收光谱和荧光光谱的双信号响应, 并能肉眼识别检测HClO, 也具有好的选择性和相对较好的灵敏度, 也都被成功用于活细胞中内源性HClO的荧光成像, 而且探针60还成功用于活细胞溶酶体中内源性HClO的荧光成像.其中, 探针57和60表现出对HClO的荧光比率响应, 探针58, 59和61在模拟生理条件下的强荧光因HClO的氧化而淬灭.探针59的水溶性好, 对HClO有着近红外的荧光发射、更快速的反应(＜5 s)和更低的灵敏度(检测限为22 nmol/L).

    图式 13

    图式 13.  探针57~61与HClO/ClO-的反应机理以及在加入HClO/ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变
    Scheme 13.  Reaction mechanism of probes 57~61 with HClO/ClO- and the color changes of probes with HClO/ClO- under sunlight or 365 nm UV light
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    赵宝祥课题组[79, 80]分别在2016年、2018年开发了两例以C＝C双键的断裂来识别HClO/ClO-的新型比率型HClO/ClO-荧光比色探针62和新型近红外比率型荧光比色探针63 (Scheme 14).探针62以线粒体为靶向, 利用ClO-氧化C＝C双键破坏其共轭系统以抑制FRET过程, 从而引起探针62的荧光强度比率(I480/I580)增加123倍.在PBS-DMF (V:V＝9:1, pH＝7)的混合体系中, 10 equiv. ClO-的加入使探针62的溶液从橙色变成无色, 荧光发射光谱带发生蓝移, 荧光量子产率从0.85减少0.014, 并且反应迅速(＜30 s), 灵敏度高(检测限低至41.8 nmol/L), 探针62适用的pH范围广(pH＝4~10), 其他阴离子和ROS几乎不影响其对ClO-的识别.另外, 该探针还被成功用于活RAW 264.7细胞线粒体中内源性ClO-荧光比率成像.同样, 15 equiv. HClO也使得探针63结构中的C＝C双键被破坏, 荧光强度比率(I512/I653)增加, 一定浓度范围内的HClO与探针63的荧光强度比率(I512/I653)呈线性关系, 检测限为56 nmol/L, 同时伴随着溶液红色褪去.探针63同样选择性高, 可以用于比较广的pH范围(6~10), 并且具有很好的细胞膜通透性和低毒性, 被成功用于活RAW264.7细胞中内源性和外源性HClO-荧光成像.

    图式 14

    图式 14.  探针62和63与HClO/ClO-的反应机理以及在加入ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变
    Scheme 14.  Reaction mechanism of probes 62 and 63 with HClO/ClO- and the color changes of probes with ClO- under sunlight or 365 nm UV light
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    最近, 曾林涛等[81~85]报道了5个基于香豆素荧光团、以C＝C双键为识别位点的近红外比率型双信号HClO荧光显色探针64~68 (Scheme 15).由于HClO的强氧化性, 5个探针中的不饱和C＝C双键被氧化断裂, 引起共轭系统被破坏; 其中探针64和65的分子结构由于C＝C双键的破坏, 抑制了ICT效应, ClO-抑制了探针68的FRET过程, 而抑制了探针66存在的ICT和FRET双效应, 从而引起探针在模拟的生理条件下发生溶液颜色的明显变化, 实现裸眼识别, 并伴随着出现紫外可见吸收光谱的相应变化和荧光光谱的比率型变化.探针66能实现对HClO的快速识别(＜13 s), 并且检测限低(25 nmol/L); 探针68具有超大的斯托克斯位移(262 nm).另外, 5个探针都成功实现了活细胞中HClO的荧光比率成像.

    图式 15

    图式 15.  探针64~68与HClO/ClO-的反应机理以及在加入HClO/ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变
    Scheme 15.  Reaction mechanism of probes 64~68 with HClO/ClO- and the color changes of probes with HClO/ClO- under sunlight or 365 nm UV light
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    另外, 曾钫[86]、王红颖[87]、周战[88]和陈小强等[89]基于芘衍生物和荧光素衍生物分别设计合成了4种通过HClO氧化断裂C＝C双键的HClO比率型比色荧光探针69~72 (Scheme 16).由于HClO的强氧化性, 在模拟生理条件下, 4个探针分子中的C＝C双键都被选择性地氧化断裂, 表现出荧光和比色的双模式显著改变.其中探针69成功实现了实际水样和活细胞中内源性和外源性HClO的可视化检测.探针70和72是以线粒体为特异靶向的荧光探针, 且能定量检测ClO-, 并具有很大的斯托克斯位移(107 nm), 成功实现了活HeLa细胞中内源性HClO成像和动态检测, 而且通过比率荧光成像实现了活细胞内由HClO介导的氧化还原平衡的可视化.探针72具有相对较低的检测限(68 nmol/L), 而探针71能较快速地识别ClO-(＜30 s), 并成功实现活细胞和斑马鱼中ClO-的实时监测.

    图式 16

    图式 16.  探针69~72与HClO/ClO-的反应机理以及在加入HClO/ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变
    Scheme 16.  Reaction mechanism of probes 69~72 with HClO/ClO- and the color changes of probes with HClO/ClO- under sunlight or 365 nm UV light
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    2016年和2017年, 霍方俊团队[90, 91]基于1, 8-萘二甲酰亚胺衍生物分别报道了3个以C＝C双键作为识别位点的HClO荧光比色探针73~75 (Scheme 17).在模拟的生理条件下, 探针73的荧光强度明显增强, 并有潜力实现自来水和河水中ClO-的定性和定量检测.在探针74和75的分子结构中, 1, 8-萘二甲酰亚胺为供体, 吲哚碘化物作为受体, 形成ICT效应, ClO-选择性地氧化裂解C＝C双键, 阻止ICT过程, 从而实现探针对ClO-的可视化和比率型定量检测, 探针74的检测限低至53 nmol/L, 并实现了在HepG2细胞中的荧光成像.

    图式 17

    图式 17.  探针73~75与ClO-的反应机理
    Scheme 17.  Reaction mechanism of probes 73~75 with ClO-
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    尹贵[92]和张鹏等[93]分别报道了3种以线粒体为靶向, 以C＝C双键为识别位点的HClO双信号荧光探针76和77 (Scheme 18).探针76对HClO表现出很好的选择性和抗干扰性, 并成功用于活RAW 264.7巨噬细胞线粒体中HClO的荧光比率成像, 探针76还能检测活动物体中的内源性HClO.基于FRET机制, 探针77具有聚集诱导发光性质(AIE).基于HClO的强氧化性, 通过C＝C双键的氧化裂解, 实现荧光强度的增强, 斯托克斯位移大(150 nm), 检测限低至13.2 nmol/L, 并且, 该探针能分别在水溶液、聚集形式、固体状态和活细胞中实现对HClO的检测.赵善超等[94]于2018年报道了基于HClO氧化C＝C双键的HClO比率型荧光比色探针78 (Scheme 18).探针78对HClO表现出快速(＜10 s)选择性的红发射比率型荧光变化, 并能实现活细胞和斑马鱼中ClO-的比率型荧光成像.

    图式 18

    图式 18.  探针76~78与ClO-的反应机理以及在加入ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变
    Scheme 18.  Reaction mechanism of probes 76~78 with ClO- and the color changes of probes with ClO- under sunlight or 365 nm UV light
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    4.   含有甲氧基苯酚或氨基苯酚类似物的传感器

    4.1   甲氧基苯酚与HClO的氧化反应

    杨丹等[95]在2014年基于BODIPY设计合成了3个由HClO介导的对甲氧基苯酚氧化生成对苯醌的HClO荧光比色探针79~81 (Eq. 29). 3个探针由于分子结构中的PET过程本身没有荧光, HClO的强氧化性抑制了PET过程, 使探针的荧光强度显著增强. 3个探针都表现出对HClO良好的选择性和灵敏度, 其中探针80的检测限低至18 nmol/L, 并且在活细胞成像中, 探针80对各种已建立的HOCl诱导刺激物(包括小鼠和人类巨噬细胞中的聚丙烯酸甲酯和酵母聚糖)做出快速启动荧光反应.

    		 (29)

    同年, 霍方俊等[96]报道了一种天然药物姜黄素荧光比色探针82 (Eq. 30), 在检测实际样品中HClO和生物成像中得到应用.可能的机制是HClO氧化探针结构中的苯酚生成醌, 产生一种没有荧光的姜黄素衍生物, 并引起探针溶液颜色、紫外可见吸收光谱的显著变化.该探针能快速(＜6 s)定量地检测84消毒液中的ClO-, 并能检测活细胞中(HepG2细胞)的HClO.

    		 (30)

    4.2   氨基苯酚类似物与HClO的氧化反应

    徐玉芳[97]和王蕊团队[16]基于HClO氧化消除氨基苯酚类似物报道了两种HClO荧光比色探针83和84 (Scheme 19). 2个探针的分子结构中由于氨基苯酚部分含有丰富的电子, 可以通过PET过程淬灭探针本身的荧光, HClO通过氧化消除氨基苯酚部分, 抑制了PET过程, 从而引起探针的荧光强度显著增强.探针83具有很好的水溶性, pH范围广, 并且能在几秒内实现对HClO的识别检测, 该探针还被成功用于HeLa细胞中HClO荧光成像.探针84对HClO具有很好的选择性和灵敏度(检测限低至6.8 nmol/L), 并被成功用于活细胞中内源性HClO的荧光成像.

    图式 19

    图式 19.  探针83和84与ClO-的反应机理
    Scheme 19.  Reaction mechanism of probes 83 and 84 with ClO-
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    近几年, 朱宝存[98]、周艳梅[99]和王世发等[100]基于HClO氧化氨基生成亚硝基反应报道了4种HClO荧光比色探针85~88 (Scheme 20).在模拟的生理条件下, 4个探针在HClO的作用下都表现出溶液颜色、紫外可见吸收光谱和荧光光谱的显著变化, 并对HClO具有很好的选择性和灵敏度.其中探针85和86在5 s内能迅速识别HClO, 探针85的检测限为4.1 nmol/L, 成功定量检测了84消毒液中的ClO-浓度并定位细胞中的HClO, 探针87的检测限为2.41 nmol/L, 探针88的检测限为3.17 nmol/L, 而探针86的检测限更低(10.8 pmol/ L), 能在皮摩尔水平实现对HClO的特异性定量检.探针86可用于跟踪活细胞线粒体内源性/外源性ClO-水平的变化; 而探针87水溶性好, 能红光发射检测识别活细胞中酶促反应生成的HClO和外源性的HClO, 探针87在水溶液中pH范围广, 能实现在环境水样中定量检测ClO-, 并成功定位HeLa细胞中外源性的ClO-和RAW 264.7巨噬细胞中内源性的ClO-.

    图式 20

    图式 20.  探针85~88与ClO-的反应机理以及在加入ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变
    Scheme 20.  Reaction mechanism of probes 85~88 with ClO- and the color changes of probes with ClO- under sunlight or 365 nm UV light
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    5.   其他识别组

    王清明[101]和樊江莉等[102]基于香豆素染料设计合成了3种用于识别HClO的双信号荧光比色探针89和90 (Scheme 21).探针89和90本身由于PET过程而无荧光, ClO-能引起探针90的荧光强度明显增强, 使探针89分子中的C—O键断裂, 引起探针的荧光强度显著增强.两个探针对HClO的选择性好, 抗干扰性强, 检测限分别低至25和22 nmol/L, 探针90成功定位追踪活细胞中内源性和外源性的ClO-, 探针89被成功用于HepG2细胞中内源性ClO-荧光成像.

    图式 21

    图式 21.  探针89和90与ClO-的反应机理以及在加入ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变
    Scheme 21.  Reaction mechanism of probes 89 and 90 with ClO- and the color changes of probes with ClO- under sunlight or 365 nm UV light
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    樊江莉等[103]报道了一种基于3-吡咯BODIPY染料的HClO荧光显色探针91 (Eq. 31).该探针分子中存在从3-吡咯基团到BODIPY分子的ICT过程, HClO可以阻断该过程, 引起探针荧光强度比率的明显增强, 并且反应超快速(＜1 s), 并被成功制作成检测试纸用于水环境和自来水中HClO的肉眼定性及定量检测, 也通过荧光共聚焦成像用于活细胞中内源性HClO的检测.

    		 (31)

    最近, Padmini[104]和陈建等[105]分别基于花菁染料和罗丹明染料衍生物报道了两种HClO荧光比色探针92和93 (Scheme 22). HClO以探针92分子吲哚中的N—H键为识别位点, 抑制探针中的ICT过程, 从而使探针的溶液颜色出现肉眼可见的变化和荧光强度的显著增强, 该探针还被成功制作成测试试纸用于HClO的裸眼检测, 并被成功用于HeLa细胞中HClO的荧光成像.纳米探针93是由聚合物纳米颗粒表面的罗丹明B (HClO传感单元)和聚合物纳米颗粒核心的AIE荧光素(参考单元)组成.并且该纳米探针具有很好的水溶性、光稳定性和生物相容性, 并成功用于活细胞溶酶体中内源性和外源性HClO的比率型荧光成像.

    图式 22

    图式 22.  探针92和93与ClO-的反应机理
    Scheme 22.  Reaction mechanism of probes 92 and 93 with ClO-
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    韩守法[106]、王芳[107]和韩毅峰等[108]基于苯并噻唑分别设计合成了4个HClO双信号荧光比色探针94~97 (Scheme 23).探针94和95本身无色、无荧光, HClO可以选择性地氧化探针94分子中的噻唑啉生成噻唑, 从而引起探针94的荧光强度显著增强, HClO氧化探针95引起分子内的C—N键的开环, 从而引起显著的溶液颜色变化和荧光强度的增强.并且两个探针都被成功用于活细胞中HClO荧光成像. HClO通过抑制探针96和97分子中存在的ESIPT效应实现探针对HClO的识别. HClO通过抑制探针96分子中苯并噻唑和羟基之间的ESIPT效应, 使探针溶液颜色发生肉眼可见的变化和荧光强度比率的增强.该探针成功实现了线粒体的靶向定位, 成功实现HeLa细胞中内源性HClO荧光成像, 还被成功制作成试纸用于自来水中HClO的可视化检测. HClO与探针97中的苯偶氮基反应从而抑制其ESIPT效应, 使水溶液中探针的颜色发生明显变化, 荧光强度明显增强, 该探针对HClO的选择性好, 灵敏度高(检测限低至13.2 nmol/L).

    图式 23

    图式 23.  探针94~97与ClO-的反应机理以及在加入ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变
    Scheme 23.  Reaction mechanism of probes 94~97 with ClO- and the color changes of probes with ClO- under sunlight or 365 nm UV light
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    曾宪顺[109]、朱宝存[110]和李振等[111]分别报道了3个基于硼酸或硼酸盐的HClO荧光比色探针98~100 (Scheme 24).其中探针98被HClO氧化后, 荧光团上强吸电子基团[B(OH)2]被供电子基团(OH)取代, 诱导ICT过程, 引起染料颜色、吸收光谱和荧光发射光谱的较大变化, 从而引起荧光光谱的比率型变化, 并且探针98对HClO的选择性好.探针99也是基于HClO识别芳香硼酸盐, 诱导形成ICT效应, 形成在远红外区域的长波长发射, 并且该探针选择性和水溶性好, 实现了在100%水溶液中对HClO的识别, 已经被成功用于活细胞中HClO水平的荧光成像.纳米探针100基于AIE特征, 在99%的水体系中发射强烈的蓝光, HClO的加入使探针中的疏水芳香硼酸盐转化为酚, 再被氧化为醌, 伴随着水溶性的增加, 并且荧光强度明显降低并淬灭, 并且检测限低(49 nmol/L).此外, 该探针还被制备成了试纸, 并对0.1 mmol/L ClO-表现出高敏感性.

    图式 24

    图式 24.  探针98~100与ClO-的反应机理以及加入ClO-前后在日光灯和365 nm紫外灯下的颜色变化或ClO-细胞成像
    Scheme 24.  Reaction mechanism of probes 98~100 with ClO- and the color changes of the probe with ClO- under sunlight and 365 nm UV light or ClO- fluorescence imaging in living cell
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    霍方俊等[112]于2017年报道了一个基于苊醌和1, 8-萘二甲酰亚胺HClO荧光显色传感器101 (Eq. 32).探针101中的羟基被HClO氧化成羰基, 从而引起的溶液颜色的明显变化和荧光发射强度的明显增强, 探针101对HClO的反应迅速(＜3 s), 已经被成功用于自来水和河水中ClO-的加标回收, 并利用荧光成像技术用于活细胞中HClO的识别检测.

    		 (32)

    阴彩霞团队[113]在2016年基于萘酚及其衍生物报道了两个用于HClO识别的双信号比色荧光探针102和103 (Scheme 25).由于HClO介导的分子内脱氢反应, 两个探针分别在24和6 s实现对HClO的快速识别, 检测限分别为81和49 nmol/L.

    图式 25

    图式 25.  探针102和103与ClO-的反应机理以及加入ClO-前后在日光灯或365 nm紫外灯下的颜色变化
    Scheme 25.  Reaction mechanism of probes 102 and 103 with ClO- and the color changes of the probe with ClO- under sunlight or 365 nm UV light
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    王炳祥的团队[114]在2018年以胺基为识别基团设计合成了两个HClO比色荧光探针104 (Eq. 33). HClO具有强氧化性, HClO的加入能使探针104中的胺基氧化成亚硝基, 出现溶液颜色和紫外可见吸收光谱的显著变化, 荧光发射光谱呈比率型改变, 探针104对HClO的检测限低至0.5 nmol/L, 低于大多数报道过的HClO荧光探针, 并且这类探针还被成功用于活细胞中内源性HClO的荧光成像.

    		 (33)

    最近, 王世发等[115]报道了3个基于樟脑的HClO比色荧光比率型探针105~107 (Scheme 26). 3个探针中的酚羟基直接与HClO反应生成羰基, 引起探针溶液颜色发生肉眼可见的变化, 并出现荧光发射光谱的明显红移和荧光强度比率的显著增强.三个探针检测HClO的pH范围广, 检测限低, 分别为5.16, 6.85和3.55 nmol/L, 并被成功用于活细胞中内源性HClO的荧光成像.

    图式 26

    图式 26.  探针105~107与ClO-的反应机理以及加入ClO-前后在日光灯和365 nm紫外灯下的颜色变化
    Scheme 26.  Reaction mechanism of probes 105~107 with ClO- and the color changes of the probe with ClO- under sunlight and 365 nm UV light
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    6.   结论

    HClO作为生物体内的重要物质, 对生命体的影响至关重要.主要综述了近几年来检测次氯酸的比色荧光探针及其在实际水环境或生命体系中的应用进展, 并根据检测机理不同分为五大部分, 分别简述了各个探针识别检测HClO的优点.比色荧光探针既能实现简单、便捷的定性及定量检测, 又能结合荧光共聚焦成像技术将其应用于生命体细胞内HClO的实时、原位示踪, 对水环境科学领域以及生物学领域的研究具有重要意义.但目前对水环境中HClO的定量检测和生物系统中HClO的实时定量荧光成像仍然存在挑战.设计合成具有专一性强、水溶性好、低毒性、高灵敏度以及对生物体损伤小、比率型近红外和双光子发射的HClO比色荧光探针, 并将其应用于生命体中HClO的实时定量荧光成像将是以后致力于HClO研究工作的重心.


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  • 图式 1  探针2与HClO的反应机理

    Scheme 1  Reaction mechanism of probe 2 with HClO

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    图 1  探针10和不同浓度ClO-作用的吸收光谱图(A)和荧光发射图(B)以及相应的颜色变化

    Figure 1  (A) Absorption spectra and (B) emission spectra of the probe 10 with different concentrations of ClO- and corresponding color changes

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    图式 2  探针15和16与HClO的反应机理

    Scheme 2  Reaction mechanism of probes 15 and 16 with HClO

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    图式 3  探针26和27与ClO-的反应机理

    Scheme 3  Reaction mechanism of probes 26 and 27 with ClO-

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    图式 4  探针28~30与HClO/ClO-的反应机理以及探针30在活细胞溶酶体中的分布和HClO荧光成像

    Scheme 4  Reaction mechanism of probes 28~30 with HClO/ClO- and the distribution of probe 30 in living cell lysosomes and HClO fluorescence imaging in living cell lysosomes

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    图式 5  探针31与ClO-的反应机理以及不同阴离子和探针31在自然光和紫外灯下的颜色反应

    Scheme 5  Reaction mechanism of probe 31 with ClO- and the color changes of dififferent anions with probe 31 under sunlight and UV light, respectively

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    图式 6  探针32和33与ClO-的反应机理

    Scheme 6  Reaction mechanism of probes 32 and 33 with ClO-

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    图式 7  探针36~38与HClO/ClO-的反应机理以及加入HClO/ClO-后的颜色变化或在活细胞中HClO/ClO-荧光成像

    Scheme 7  Reaction mechanism of probes 36~38 with HClO/ClO- and the color changes in the absence/presence of HClO/ClO- and HClO/ClO- fluorescence imaging in living cell

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    图式 8  探针40和41与HClO/ClO-的反应机理和加入ClO-后的颜色变化

    Scheme 8  Reaction mechanism of probes 40 and 41 with HClO/ClO- and the color changes in the absence/presence of ClO-

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    图式 9  探针46~51与HClO/ClO-的反应机理

    Scheme 9  Reaction mechanism of probes 46~51 with HClO/ClO-

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    图式 10  探针52和53与HClO的反应机理以及HClO在活细胞中的荧光成像

    Scheme 10  Reaction mechanism of probes 52 and 53 with HClO and the HClO fluorescence imaging in living cell

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    图式 11  探针54和HClO的反应机理

    Scheme 11  Reaction mechanism of probe 54 with HClO

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    图式 12  探针55和56与HClO/ClO-的反应机理及加入HClO/ClO-前后在日光灯和365 nm紫外灯下的颜色变化或HClO细胞成像

    Scheme 12  Reaction mechanism of probes 55 and 56 with HClO/ClO- and the color changes of the probe with HClO/ClO- under sunlight and 365 nm UV light or HClO fluorescence imaging in living cell

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    图式 13  探针57~61与HClO/ClO-的反应机理以及在加入HClO/ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变

    Scheme 13  Reaction mechanism of probes 57~61 with HClO/ClO- and the color changes of probes with HClO/ClO- under sunlight or 365 nm UV light

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    图式 14  探针62和63与HClO/ClO-的反应机理以及在加入ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变

    Scheme 14  Reaction mechanism of probes 62 and 63 with HClO/ClO- and the color changes of probes with ClO- under sunlight or 365 nm UV light

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    图式 15  探针64~68与HClO/ClO-的反应机理以及在加入HClO/ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变

    Scheme 15  Reaction mechanism of probes 64~68 with HClO/ClO- and the color changes of probes with HClO/ClO- under sunlight or 365 nm UV light

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    图式 16  探针69~72与HClO/ClO-的反应机理以及在加入HClO/ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变

    Scheme 16  Reaction mechanism of probes 69~72 with HClO/ClO- and the color changes of probes with HClO/ClO- under sunlight or 365 nm UV light

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    图式 17  探针73~75与ClO-的反应机理

    Scheme 17  Reaction mechanism of probes 73~75 with ClO-

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    图式 18  探针76~78与ClO-的反应机理以及在加入ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变

    Scheme 18  Reaction mechanism of probes 76~78 with ClO- and the color changes of probes with ClO- under sunlight or 365 nm UV light

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    图式 19  探针83和84与ClO-的反应机理

    Scheme 19  Reaction mechanism of probes 83 and 84 with ClO-

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    图式 20  探针85~88与ClO-的反应机理以及在加入ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变

    Scheme 20  Reaction mechanism of probes 85~88 with ClO- and the color changes of probes with ClO- under sunlight or 365 nm UV light

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    图式 21  探针89和90与ClO-的反应机理以及在加入ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变

    Scheme 21  Reaction mechanism of probes 89 and 90 with ClO- and the color changes of probes with ClO- under sunlight or 365 nm UV light

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    图式 22  探针92和93与ClO-的反应机理

    Scheme 22  Reaction mechanism of probes 92 and 93 with ClO-

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    图式 23  探针94~97与ClO-的反应机理以及在加入ClO-前后在自然光或365 nm紫外灯下的颜色改变

    Scheme 23  Reaction mechanism of probes 94~97 with ClO- and the color changes of probes with ClO- under sunlight or 365 nm UV light

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    图式 24  探针98~100与ClO-的反应机理以及加入ClO-前后在日光灯和365 nm紫外灯下的颜色变化或ClO-细胞成像

    Scheme 24  Reaction mechanism of probes 98~100 with ClO- and the color changes of the probe with ClO- under sunlight and 365 nm UV light or ClO- fluorescence imaging in living cell

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    图式 25  探针102和103与ClO-的反应机理以及加入ClO-前后在日光灯或365 nm紫外灯下的颜色变化

    Scheme 25  Reaction mechanism of probes 102 and 103 with ClO- and the color changes of the probe with ClO- under sunlight or 365 nm UV light

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    图式 26  探针105~107与ClO-的反应机理以及加入ClO-前后在日光灯和365 nm紫外灯下的颜色变化

    Scheme 26  Reaction mechanism of probes 105~107 with ClO- and the color changes of the probe with ClO- under sunlight and 365 nm UV light

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  • 发布日期:  2020-05-25
  • 收稿日期:  2019-11-04
  • 修回日期:  2019-12-21
  • 网络出版日期:  2020-01-15
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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