近红外探针的资料.doc

近红外荧光一NearTnfraredFluorescence荧光技术由于灵敏度高，操作简便，信息量多，而被应用于许多领域毫无疑问， 选用合适的荧光探针对荧光技术的发展起着很重要的作用近些年来，荧光技术 被广泛应用于生命领域的研究，比如DNA测序，蛋白质分析，临床诊断，生物成 像等由于传统的荧光分子探针的发光大都集中在可见光的范围（400-750nm）, 而许多生物体及其组织在紫外/可见光的激发下自身会发射荧光,因而严重干扰 生物样品的荧光检测和成像在这样的背景下，近红外荧光（NIR ）材料的合成 和应用就逐渐引起了研究者越来越多的重视下面就我个人的掌握和理解，简单 总结如下，就当抛砖引玉吧1） 近红外荧光的特点近红外荧光材料的最大吸收波长和发射波长为650〜1000 nm范围内在NIR区， 生物体及其组织的吸收和发射都非常弱，因而被称为“Biological Window”， 该区域内的低背景荧光亦能增加荧光技术的灵敏度由于生物体对近红外荧光的 光散射也非常弱，还使得近红外光能在生物体内能穿透的更深，据文献报道可达 2-5cm这些特点也使得NIR荧光技术在生物成像领域的应用非常诱人2） 近红外荧光材料第一类是传统的有机NIR染料，包括常见的菁染料（如多次甲菁Cy3-7系列，方 酸菁，克酮酸菁等） ，含四吡咯类的染料（如如卟啉、酞菁等） ，噻嗪/噁嗪类 染料（如耐尔蓝、耐尔红、亚甲基蓝等）等。

这类染料由于发展的较早，所以易 获得，成本低，物理/化学性质研究的比较透彻，所以是目前这一领域应用的最 为广泛的一类NIR荧光材料但该类探针也存在许多明显的缺点，比如光稳定性 很差，Stokes位移很小，水溶性不好等，这些都直接影响着它们在生物研究中 的应用因此，近些年来，有机化学家一直致力于合成出一些光化学/光物理性 质更为优异的荧光探针，以克服这些缺点这类材料的应用前景较好，但发展主要 得依赖于合成了，站内有不少搞有机合成的，可以考虑一下，呵呵）第二类是近些年来伴随着纳米科技发展而出现的NIR荧光的纳米材料，主要包括 半导体量子点和单壁碳纳米管两类已报道的具有NIR荧光性质的半导体量子点 （QD）有CdTe,PbS, PbSe/Te, CdHgTe合金等，它们的主要特点是量子产率高， 激发谱宽（可以实现多色激发），Stokes位移大缺点也很明显，那就是重金 属离子的潜在毒性，这一点也极大地限制了该类材料在生物体系的应用而且， QD的荧光还存在“blinking”现象，即在光照时，会出现发光的闪烁，通俗地 说，就是发光忽明忽暗，这显然对它们在成像领域的应用也是不利的单壁碳纳 米管（SWNT）是另一类新近发现的具有NIR荧光的纳米材料，伊利诺斯州大学的 St rano M.S.小组在这方面做了不少工作。

身为碳材料的SWNT的生物相容性相对 较好，还具有较好的光稳定性，而且荧光寿命较短（小于2 ns,适合于成像应用）， 但缺点是荧光量子产率低，且易聚集（聚集后荧光即被淬灭），SWNT的分散性 也同样是一个问题虽然这类材料目前研究的较热，但个人不怎么看好，发发paper， 做做其他材料的补充研究倒还是不错的，呵呵）第三类是稀土配合物类的NIR材料，主要是Eu3+和Tb3+的配合物荧光探针，其 Stocks 位移大,且荧光寿命可达到毫秒级,因此可以应用于生物技术及时间分辨 荧光检测技术上最近较热的一个方向是up-conversion类的稀土发光材料我 对这类材料了解不多，欢迎大家补充3）近红外荧光的应用和发展前景目前NIR荧光材料的应用主要集中在生物检测和成像两方面由于NIR荧光的特 点，使得活体检测，现场实时监控都变得更容易，更灵敏该领域的发展涉及到 化学领域的至少三个子学科：有机化学（材料的合成，一切之本），生物化学（面 向实际应用，机理/效用的考察），分析化学（沟通前述二者的桥梁，对材料本 身/分析方法进行评估）个人认为，该领域今后的发展有两个方向值得关注：（1）低毒性随着人们对生命安全的注重，使用的荧光材料应保证本身对生物 体的低毒性，这也意味着对目前有必要对已应用的NIR探针的细胞毒性的评估， 这样才能“用的放心”。

2）高效率具有靶向性的 NIR 荧光材料可以提高检 测的选择性，减弱乃至避免可能引起的毒副作用，还能节约成本Selected References：1. Functional Near-Infrared Fluorescent Probes, Chem. Asian J. 2008, 3, 506-515.2. Near-Infrared Fluorescent Materials for Sensing of Biological Targets, Sensors 2008, 8, 3082-3105. （Review）3. 近红外荧光探针及其在生物分析中的应用进展,分析科学学报,2008,24,233-239.（Review）4. Detection of Breast Cancer Microcalcifications Using a Dual-modality SPECT/NIR Fluorescent Probe, J. Am. Chem. Soc. ASAP,10.1021/ja807099s.5. A Near-Infrared Squaraine Dye as a Latent Ratiometric Fluorophore for the Detection of Aminothiol Content in Blood Plasma, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7883-7887.6. Near-Infrared Emitting Fluorophore-Doped Calcium Phosphate Nanoparticles for In Vivo Imaging of Human Breast Cancer, ACS Nano 2008, 2（10）,2075-2084.7. A Near-Infrared-Fluorescence-Quenched Gold-Nanoparticle Imaging Probe for In Vivo Drug Screening and Protease Activity Determination, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 2804-2807.8. Ultrafast synthesis of highly luminescent green- to near infrared-emitting CdTe nanocrystals in aqueous phase, J. Mater. Chem. 2008, 18, 2807-2815.9. Fluorescence imaging in vivo: recent advances, Current Opinion in Biotechnology 2007, 18:17-25. （Review）10. Transposing Molecular Fluorescent Switches into the Near-IR: Development of Luminogenic Reporter Substrates for Redox Metabolism, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7704-7705.11. Preparation of Near-IR Fluorescent Nanoparticles for Fluorescence-Anisotropy-Based Immunoagglutination Assay in Whole Blood, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 2147-2155.12. In Vivo Fluorescence Detection of Glucose Using a Single-Walled Carbon Nanotube Optical Sensor: Design, Fluorophore Properties, Advantages, and Disadvantages, Anal. Chem. 2005, 77,7556-7562.13. In vivo near-infrared fluorescence imaging, Current Opinion in Chemical Biology 2003, 7:626 634. (Review)14. 生物分析用近红外荧光染料研究进展,精细化工,2003, 5,268-272. (Review)15. A Receptor-Targeted Near-Infrared Fluorescence Probe for In Vivo Tumor Imaging, ChemBioChem, 2002, 8, 784-796.。