三分钟带你了解荧光探针

       荧光是一种光致发光的冷发光现象，一般物质分子均处于基态，此时无电子跃迁过程的发生也就没有荧光产生。一旦物质吸收激发光的光能后，电子从基态跃迁至激发态(单重激发态或经系间跨越至三重激发态)，处于激发态电子不稳定，经内转换返回基态时主要以辐射跃迁和非辐射跃迁两种途径。荧光探针亦被称为荧光化学传感器，是一种将生物、化学事件等信息转化为可被分析的荧光信号的“分子器件”。
      荧光探针技术是一种利用探针化合物的光物理和光化学特性，在分子水平上研究某些体系的物理，化学过程和检测某种特殊环境材料的结构及物理性质的方法，该技术不仅可用于对某些体系的稳态性质进行研究，而且还可对某些体系的快速动态过程如对某种新物种的产生和衰变等进行监测，这种技术的基本特点，是具备高度灵敏性和极宽的动态时间响Chemicalbook应范围，随着科学发展，荧光分子在信息传递过程中，由于受到不同的环境刺激如异构体互变、离子配位、氧化还原、光电控制的电子能量转移，弱键的形成与断裂等而发生荧光变化，可以实现荧光的开关转换，更适合于生物微观结构的识别和标记，因而近年来荧光分子作为探针在生命科学、环境科学、材料科学、信息科学等领域得到了广泛的应用。

       荧光分子探针中的识别基团(也称受体部分)，是体现探针分子识别功能的主要部分，它决定了荧光分子探针和客体结合的灵敏度和选择性，其中识别基团空穴的大小与客体之间的关系是选择性分子识别的首要标准。此外，识别基团中所包含的配位点的数目和客体的配位数，以及配体的种类，包括配体的酸碱性也会影响选择性，识别基团对客体的识别不仅限于Chemicalbook对金属阳离子，而且也涉及阴离子和中性分子等，对于不同类别化学物质的识别有其特定的要求。为了能实现高度的专一性识别，在对识别基团的选择和设计时，关键是要实现识别基团与客体间的高度互补，其中包括形状，尺寸以及作用点分布等的相互匹配。因此，设计合成具有作用点合理排布的三维结构体系，可认为是荧光分子探针的设计中最高标准所在。辐射跃迁包括荧光、磷光等带有光子发射的过程；非辐射跃迁则包括振动弛豫、内转换、系间跨越等伴随着热能产生的过程，此时不产生荧光或磷光。荧光探针通常由识别位点的分子、发色团或荧光团，以及两者之间的通信机制构成。识别位点分子与待分析物(客体)作用(置换、化学反应、配位等)，通过不同的通信机制或信号传导机理将识别的化学信号传递给荧光团，实现荧光团性质如荧光发射的波长、强度或荧光寿命的变化，进而实现对待测物定性或定量的检测。

      荧光探针技术是通过荧光信号的改变来定性或定量检测分析物。根据识别后荧光信号的改变，可将荧光探针响应模式分为三种类型：

(a)增强型即“Tum-ON”型。荧光探针本身无荧光或有较弱荧光，识别客体后探针的荧光强度增加。

(b)淬灭型即“Tum-OFF”型。荧光探针本身拥有较强的荧光强度，识别客体后探针的荧光强度减弱或消失。

(c)比率型即“Ratiometric”型。荧光探针本身拥有特定波长的荧光发射，识别客体后探针本身的荧光发射减弱或消失的同时出现新的(蓝移或红移)波长的荧光发射。利用不同发射波长的荧光强度比值作为检测标准。

目前，荧光探针设计时常用的设计原理有光诱导电子转移机理、荧光共振能量转移机理、分子内电荷转移机理、聚集诱导发光机理等。

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