二、小分子荧光探针研究进展
成像缺陷解决办法二：反斯托克斯发光、多光子荧光 过去20年间，以近红外光源作为激发光，来获得可见区的荧光发射， 由此发展出来的双光子成像技术已经成为崭新的医学成像手段。
灵敏度高 更深层次的组织成像 更高的分辨率
可长时间观测
Bong Rae Cho. Chem. Rev. 2015, 115, 5014−5055
二、小分子荧光探针研究进展
2000年前后（以染料为角度的发展）
针对为何被测物的识别能够调控染料的荧光，人们做了大量工
作进行机理研究： 光致电子转移 PET (Photoinduced electron transfer)
光诱导电荷转移 PCT (Photoinduced charge transfer)
二、小分子荧光探针研究进展
荧光成像（至今） 荧光 探针
体外检测
体内监控
环境问题
细胞成像
深层组织成像 活体成像
感谢湖南大学俞汝勤院士、张晓兵教授团队
感谢河南师范大学化学化工学院
感谢河南省化学会
感谢各位化学爱好者的参加，敬请批评指正
二、小分子荧光探针研究进展
成像缺陷解决办法一：常规斯托克斯发光、长波长（以菁类染料为代表）
改进罗丹明B
Yi-jun Gong. Chem. Sci. 2016, 7, 2275-2285
二、小分子荧光探针研究进展
成像缺陷解决办法一：常规斯托克斯发光、长波长（以菁类染料为代表）
Yi-jun Gong. Chem. Sci. 2016, 7, 2275-2285
汇报提纲
1. 研究背景
2. 小分子荧光探针研究进展
以染料为角度
以成像应用为角度 3. 致谢
二、小分子荧光探针研究进展
20世纪90年代（起源）
合成化学家们通过 合成凹凸型结构进 行超分子识别 引入一个明确的、可感 知或可测的特性：荧光 （原位实时检测、灵敏 度高、仪器相对便宜）
看不见 摸不着 测不到
荧光信号
荧光识别体系结构:超分子化学-分子识别
荧光识别体系优点：分析速度快，可实现原位、实时检测 可用于成像研究
研究思路：构建以有机小分子荧光染料为基础的荧光探针，对环 境和生物相关的关键被分析对象进行高选择性、高灵敏度和高分 辨率的检测，将有助于监控环境污染，揭秘生命本质和疾病的早 期诊断和治疗。
二、小分子荧光探针研究进展
罗丹明（2005……）
金属 离子
阴离子
小分子
pH值
二、小分子荧光探针研究进展
优点：灵敏度高、选择性好、浓度梯度成像 缺点：单发射增强型 Yi-jun Gong. Analyst, 2012, 137, 932-938
二、小分子荧光探针研究进展
优点：双发射比例型 缺点：灵敏度选择性不理想、不可期因素较多 Yi-jun Gong. Anal. Chem. 2012, 84, 10777-10784
二、小分子荧光探针研究进展
2000年前后（以成像为角度的发展）
必须使用造影剂， 极少具有靶向性 分子成像，可直接检测细胞或单分 子水平上的生理过程，更具备潜力 。然而真正灵敏度高和靶向性的
医学成像技术： X-ray Radiography Computed Tomography Positron Emission Tomography Magnetic Resonance Imaging Ultrasonography Optical Imaging
N B R5 F F
N
4
HO
O
O
R2R1N
O
NR1R2
Cl N N
COOH
COOH
二、小分子荧光探针研究进展
罗丹明（2005……）
酰胺，螺环
罗丹明酰胺螺环荧光 检测平台获得了近乎 疯狂的发展： 增强型、 背景低、 易于开展、 易于交叉应用
Anthony W. Czarnik. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7386-7387
二、小分子荧光探针研究进展
罗丹明（至今）
尽管，属于罗丹明小分子探针的辉煌已经过去 但是，以我个人认为： 一些重要的金属离子未能突破（Mn2+，Tl+，Cd2+，碱金属，碱土金属等） 各类常见阴离子的检测几乎一直是空白 已有氯代磷酸二乙酯、光气、Cys等罗丹明探针的出现，那么，更多关系 人类生存和健康问题的被分析物可作为研究重点 与其它发光物质如有机染料、量子点、碳点、上转换材料等连接起来， 可望构建基于 FRET的比率型荧光探针；与其它功能化物质结合起来可构建 多功能化的检测平台 经典罗丹明的光物化性质非常优秀，唯独发射波长位于可见区，并不能 很适合生物成像，因此，改善这一条性质是一个兴趣点
小分子荧光探针的发展 之个人见解
河 南 师 范 大 学
化 学 化 工 学 院
龚毅君
汇报提纲
1. 研究背景
2. 小分子荧光探针研究进展
3. 致谢
一、研究背景
分析化学的一个研究目标
构建传感体系用于环境和生物体内的金属离子、阴离子、小分 子及其它分析对象的荧光检测
环境问题早已成为全球关注的热点
Hg2+、 Pb2+ 、 Cd2+等有毒金属离子对生态环境的破坏不可逆转
对于生命活动本质的探索与疾病的发生、发展来说，各类被
分析对象与之密切相关
Ca2+、Mn2+、OCl-、NO、H2O2、pH值、粘度等等
这些关键被分析对象的高选择、高灵敏检测具有重要的意义
研究背景
待测物
荧光识别体系是分析检测的有效工具
分子 识别 单元 信号 转换 单元 分子 识别 单元 信号 转换 单元
Computed Tomography 时空分辨率较差 放射性化合物的使用受限
Optical Imaging源自灵敏度高 靶向性好 对比度高（信背比）
二、小分子荧光探针研究进展
Optical Imaging：荧光成像
缺陷：（波长＜650 nm）
生理环境的自吸收和发射、光散射 组织渗透问题和活体成像问题
缔合物/复合物 （Excimer/Exciplex） 福斯特共振能量转移 FRET（Fö rster resonance energy
transfer）……
二、小分子荧光探针研究进展
具有不同特性的染料被不断应用起来：
α
8 7 6 5
1 O
O 3
2
R3
O N R2 O R1
R6
R7
R8
R1 R2 R3