荧光爱好者周刊（第十四期）

本周图片：通过显微镜拍摄的细胞。图中显示了细胞核中的 DNA（红色）、细胞的动力室/霸主线粒体（黄色）以及肌动蛋白细胞骨架（蓝色）。

1 综述

1.1.1 荧光寿命成像

Advancements in phasor-based FLIM: multi-component analysis and lifetime probes in biological imaging

荧光寿命成像显微镜（FLIM）是一种可靠的方法，它通过检测样品内的荧光寿命来实现成像。由于其独特的时间特性，它可以作为荧光强度测量的补充。FLIM 在技术和方法上的进步拓宽了其在各个领域的应用。荧光寿命数据的处理对于提高成像速度和准确性至关重要。因此，人们开发了各种寿命拟合算法来提高成像速度。相位分析（PA）方法是一种处理荧光寿命数据的方法，能够直接将寿命信号转换为可视化图形，而无需拟合，在速度上优于传统方法。此外，具有不同寿命的寿命探针很容易与 PA 结合进行可视化和聚类分析，从而促进对特定生物状态或功能的预测。本综述探讨了基于相量的 FLIM 中使用的各种寿命探针，并讨论了它们在 PA 方法中的作用。还介绍了在复杂生物环境中进行多组分 PA 的方法。此外，我们还重点介绍了相位矢量规则的优势以及基于 PA 的多组分分析的非混合性。将寿命探针与基于相位的 FLIM 相整合，有助于采用快速、直观的检测方法来分析复杂的生物环境。

Li, D.; Liu, X.; Dong, F.; Li, W. Advancements in Phasor-Based FLIM: Multi-Component Analysis and Lifetime Probes in Biological Imaging. J. Mater. Chem. B 2025, 10.1039.D4TB01669F. https://doi.org/10.1039/D4TB01669F.

1.1.2 亚细胞微环境

Redefining Molecular Probes for Monitoring Subcellular Environment: A Perspective

分子荧光探针的发展在体内物理化学参数监测方面引起了革命性的变革，为生物过程提供了前所未有的见解。本综述批判性地审视了用于亚细胞环境实时体内监测的荧光探针的设计和应用的最新进展和趋势。膜电位、微粘度和微极性等传统概念已被更具生物学意义的参数（如膜电压、张力和水合作用）所取代，从而提高了生理评估的准确性。这种重新定义不仅提出了一个具有在监测亚细胞动态中更广泛应用的发展概念，而且更有效地满足亚细胞生物学的未满足需求。我们还突出了常用的探针在提供氧化还原环境的具体信息方面的局限性，指出了它们对氧化剂的非特异性以及各种化学相互作用的影响。这些探针通常依赖于自由基机制，并需要金属催化剂与过氧化氢反应。它们包括萘酰亚胺、荧光素、BODIPY、罗丹明和花青素核心，覆盖紫外-可见-近红外窗口。本综述的主题是提供对用于时时监测或体内理化响应监测的基于荧光系统的趋势深刻见解，从而旨在为创建用于综合体内监测应用的强大而有效的荧光探针提供参考和启发。

García, S.; Carmona-Santiago, G.; Jiménez-Sánchez, A. Redefining Molecular Probes for Monitoring Subcellular Environment: A Perspective. Anal. Chem. 2024, 96 (49), 19183–19189. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c05022.

1.1.3 癌症诊断

Classification of self-assembled fluorescent probes and their application in cancer diagnosis

近年来，由于小分子荧光探针具有高灵敏度、高选择性、实时监测、无损性和多功能性，已成为生物科学研究中不可或缺的强有力工具。自组装荧光探针是一类新颖的材料，其通过将荧光染料与特定分子自发组装成纳米级结构。与普通小分子荧光探针相比，自组装荧光探针在检测中具有更高的稳定性、选择性、灵敏性和时间稳定性。而近年来，癌症发病率与死亡率逐年攀升，给人类生命安全带来了极大的挑战，传统的核磁共振、超声诊断、X射线断层扫描等诊断手段耗时长、分辨率不高，在手术切除中无法精准分辨正常组织与癌组织的边界，致使术后有复发的可能。而荧光探针可对癌变肿瘤细胞进行快速、高效的诊断和标记，对于癌症发现与治疗具有重要的意义。本文综述了自组装荧光探针（分子自组装荧光探针、纳米材料自组装荧光探针和生物大分子自组装荧光探针）的分类，及将自组装荧光探针用于癌变肿瘤组织识别和成像的研究进展。此外，针对自组装荧光探针通过特异性识别和监测肿瘤微环境中异常含量酶、活性物质和低pH来实现肿瘤的精准识别与监测存在的当前问题进行探讨，希望给读者带来更多启发。

Wu, W.; Huo, F.; Yin, C. Classification of Self-Assembled Fluorescent Probes and Their Application in Cancer Diagnosis. Chem. Commun. 2025, 10.1039.D4CC05494F. https://doi.org/10.1039/D4CC05494F.

1.1.4 阴离子检测

Recent progress in small-molecule fluorescent probes for the detection of superoxide anion, nitric oxide, and peroxynitrite anion in biological systems

超氧阴离子 (O2˙−)、一氧化氮 (NO) 和过氧亚硝酸阴离子 (ONOO−) 在生理和病理过程中发挥着至关重要的作用，与各种症状和疾病相关。迫切需要开发可靠的技术来有效监测不同分子事件中这三种活性物种的变化。目前，小分子荧光探针已证明是一种可靠的光学检测和生物分析反应物种的成像工具，因为它们具有高时空分辨率和原位功能。考虑到这三种活性物种的不同特征，已经开发了许多荧光探针来满足各种需求。在此背景下，我们系统总结了用于监测活体系统中 O2˙−、NO 和 ONOO− 的有机荧光探针的最新进展（2020-2023）。此外，阐述了代表性荧光探针的工作原理和生物学应用。此外，我们还强调了荧光探针的当前挑战和未来趋势，为未来的研究提供了总体见解。

Zhou, Y.; Kuang, X.; Yang, X.; Li, J.; Wei, X.; Jang, W. J.; Zhang, S.-S.; Yan, M.; Yoon, J. Recent Progress in Small-Molecule Fluorescent Probes for the Detection of Superoxide Anion, Nitric Oxide, and Peroxynitrite Anion in Biological Systems. Chem. Sci. 2024, 15 (47), 19669–19697. https://doi.org/10.1039/D4SC06722C.

1.1.5 生物传感应用

Leading edge biosensing applications based on AIE technology

发光材料为生物成像提供了一种独特的技术方法。发光探针能够标记感兴趣的分子并产生可见到发光信号。生物发光生物成像在环境、活细胞及动物研究中均表明具有极大的功效。光致发光材料在发光器件领域及生物传感领域中则发挥着极其广泛的作用。发光材料通常应用于固态薄膜或聚集态。然而，由于各种分析物的各方面特性都存在变化，使用普通发光材料难以在活细胞内监测各种离子和复杂小分子的选择性和灵敏度。有机发光材料在分子聚集时会表现出聚集引起的猝灭（ACQ）,ACQ效应非常普遍，极大地限制了发光材料在化学传感中的应用，尤其是在生物成像中。中国科学院院士唐本忠教授首次提出了利用“聚集导致发光(AIE)”作为解决ACQ难题的强有力方法。本文综述了AIE的工作原理,并且指出，对AIE技术核心机理的研究不仅具有重大的基础性意义，还能为AIE技术应用的实用化创新开辟道路。综述介绍了人们当前对AIE材料工作机理的认知基础，归纳了基于AIE技术的前沿生物传感应用，包括基于AIE的物质检测、生物检测与疾病检测方面的应用，最后展望了AIE研究领域的未来发展方向。

Zhu, W.; Wang, J.; Lei, K.; Yan, X.; Xu, J.; Liu, S.; Li, C. Leading Edge Biosensing Applications Based on AIE Technology. Biosensors and Bioelectronics 2025, 271, 116953. https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116953.

2 检测型荧光材料

2.1 金属/阳离子检测

2.1.1 Hg2+

Selenophene-containing silicon-rhodamine: A novel near-infrared fluorescent probe for Hg2+ detection and its application in cell imaging

随着对汞离子（Hg2+）毒性的认识不断增强，对其污染的监测已成为一项永恒的课题。本文精心设计了一种新型的荧光探针 N'-（（硒吩-2-基）亚甲基）Si-若丹明 B 酰肼（Se-SiRH），通过 2-甲酰硒吩与 Si-若丹明 B 酰肼的整合实现。在 MeOH/PBS 溶液（1:1，v/v，pH = 7.0）中，Se-SiRH 对 Hg2+ 表现出优异的近红外响应，并且对 Hg2+ 的选择性优于其他金属离子。同时，发现了对 Hg2+ 的惊人灵敏度，并计算出荧光测量中的检出限为 2.1 × 10−9 mol·L−1。此外，通过 Job-plot 测量、HR-MS 和理论计算证实了 Hg2+-结合机制。重要的是，在实际水样中检测 Hg2+ 和在 HepG2 细胞中可视化 Hg2+ 的成功，验证了其在环境和生物研究中的引人注目的应用能力。

Wang, X.; Yu, H.; Tan, F. Selenophene-Containing Silicon-Rhodamine: A Novel near-Infrared Fluorescent Probe for Hg2+ Detection and Its Application in Cell Imaging. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 2025, 328, 125480. https://doi.org/10.1016/j.saa.2024.125480.

2.1.2 Zn

Multifunctional Optical Sensor for the Comprehensive Detection of Zinc Ions in Cardiovascular Disease

心血管疾病 (CVD) 是一个重大的全球健康问题，强调了对有效诊断工具的需求。锌离子 (Zn2+) 在 CVD 中起作用，但检测它们具有挑战性。本研究提出了一种多功能光学传感器 HD-Zn，旨在检测与 CVD 相关的 Zn2+。我们通过酰胺键将 N,N-di(2-picolyl)ethylenediamine (DPEN) 与 HD 共轭，开发了一种新型荧光探针 HD-Zn，由于光诱导电子转移 (PeT) 而导致荧光猝灭。添加 Zn2+ 会显着增加近红外区域 (NIR-I) 的荧光强度。该探针对不同 Zn2+ 浓度表现出线性响应，检测限为 9.8 nM，适用于生理条件。RAW264.7 巨噬细胞中的荧光成像表明，与健康细胞相比，泡沫细胞中的细胞内 Zn2+ 水平较低，这与 CVD 进展相关。小鼠模型中体内成像显示，随着疾病进展，主动脉中的荧光强度降低。我们的研究结果证实，HD-Zn 是测量斑块中 Zn2+ 水平的可靠工具，并证明了其在血清和尿液中检测 Zn2+ 的生物安全性，为 CVD 诊断和监测中的临床应用提供了潜力。

Yang, F.; Huangfu, N.; Shen, J.; Ying, J.; Mao, H.; Yin, Y.; Su, P.; Zhao, R.; Chen, X.; Zhu, H.; He, W.; Cui, H.; Wang, K. Multifunctional Optical Sensor for the Comprehensive Detection of Zinc Ions in Cardiovascular Disease. ACS Sens. 2024, acssensors.4c02672. https://doi.org/10.1021/acssensors.4c02672.

Imaging of zinc ions across diverse biological samples with a quinoline-based tris(2-pyridylmethyl)amine fluorescent probe

锌离子 (Zn2+) 积极参与各种生物过程，因此，精准检测 Zn2+ 离子是一个日益受到研究的重要课题。虽然已经开发了许多荧光锌离子检测探针，但仍然亟需简单、生物相容且灵敏的探针。本文中，我们报道了两种新型荧光探针 ZnTP1 和 ZnTP2，它们通过将喹啉荧光团掺入膜渗透性锌螯合剂三(2-吡啶甲基)胺中制备而成。ZnTP1 在锌离子存在下通过络合增强荧光 (CHEF) 过程表现出显着的荧光增强，而探针 ZnTP2 由于羰基的插入，没有显示出任何显着的荧光变化。进一步的研究表明，ZnTP1 可以有效穿透细胞膜，并以高灵敏度检测各种生物样品中的 Zn2+，包括活细胞、植物组织和斑马鱼动物模型。这项工作表明，作为一种简单高效的化学探 针，ZnTP1 在各种生物背景下检测锌离子方面具有巨大的潜力，从而为探测生物系统中的锌离子提供了一种新工具。

You, B.; Li, L.; Li, Z.; Wang, W.; Yang, Y.; Cheng, W.; Luo, X.; Qian, Y. Imaging of Zinc Ions across Diverse Biological Samples with a Quinoline-Based Tris(2-Pyridylmethyl)Amine Fluorescent Probe. Talanta 2025, 284, 127267. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2024.127267.

2.1.3 Cu+

铜的氧化还原性质和Cu（I）与Cu（II）之间的相互转换对于许多生理过程至关重要。要么缺乏铜，要么铜过量可能导致疾病。在这项工作中，基于 Cu(I)与硫醚四齿体配体支架之间的配位化学，报道了一种选择性识别 Cu(I) 的新型荧光探针 (NS-5)。该探针具有多种良好的特性，例如近红外 (NIR) 发射（λem = 720 nm），可在水性介质中工作，显着的荧光增加（\u003e13 倍）和优先的线粒体定位。在活细胞和小鼠中成功成像 Cu(I) 表明了该探针的实际应用。

Yi, M.; Zhao, J.; Shen, R.; Ma, T.; Tu, J.; Li, X.; Zhang, B.; Fang, J. A Near-Infrared Fluorescent Probe for Sensing Cuprous Ions. Sensors and Actuators B: Chemical 2025, 425, 136982. https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.136982.

2.2 阴离子检测

2.2.1 偏钒酸

Dual-Response Visual Fluorescent Probes for the Determination of Vanadate and Morphology over a Wide pH Range

偏钒酸盐因其剧毒性、高迁移率和难以降解的特性，已成为环境检测中的重要指标。 此外， 根据其动态聚集行为分析，偏钒酸盐并非单一含量的检测，更需要形貌形态的分析。 以往的研究倾向于构建单一的检测平台，面临着操作流程复杂且设备昂贵，难以在短时间内获得偏钒酸盐的全面样貌。 本研究构建了由 Eu3+、2-氨基对苯二甲酸(TAT) 和罗丹明 B 形成的双响应型荧光探针 EuTAT@Rh B，在特定的 pH 下，能够根据偏钒酸盐不同的形貌分布特征，产生相应的构象变化。 在 5 × 10-7 - 2 × 10-4 mol/L 浓度范围内，正钒酸根离子 VO43- 和偏钒酸根离子 VO3- 的检出限分别为 1.67 × 10-8 和 2.0 × 10-9 mol/L。 此外，在 254 nm 紫外光照射下，螺内酰胺环控导结构随 pH 值和偏钒酸盐浓度的变化产生不同类型的显色结构，可以与偏钒酸盐形态分布的 pH 范围基本对应。 因此在紫外和荧光的双通道下构建了一个兼具偏钒酸盐和 pH 信号的窗口，成功实现了对偏钒酸盐的可视化综合分析。 这种双通道可视化方法具备简化分析流程、提高检测效率的优点，在实际应用中具有重要的意义，并为其他聚合态物质的识别提供了思路。

Guo, Y.; Liang, Y.; Wang, Y.; Tan, R.; Wu, T.; Li, H.; Li, S.; Yang, X.; Wang, S.; Qin, J.; Liang, Y. Dual-Response Visual Fluorescent Probes for the Determination of Vanadate and Morphology over a Wide pH Range. Anal. Chem. 2024, 96 (49), 19220–19229. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c01505.

2.2.2 F-

Spontaneous detection of F− and viscosity using a multifunctional tetraphenylethene-lepidine probe: Exploring environmental applications

由于饮用水和食物中过量的氟离子 (F-) 会对人体健康和环境有害，因此开发了一种具有多重传感特性的荧光探针四苯乙烯-喹啉 (P-1)，用于顺序检测叔丁基二苯基甲硅烷基氯 (TBDS)、F- 和粘度。传感器 P-1 先识别 TBDS，然后观察到分子内电荷转移过程，该过程除了在 576 nm 处产生荧光猝灭外，还产生了中间传感器 P-2。在此之后，P-2 通过追踪 F- 并当 P-2 的 Si-N 键断裂时，通过在 496 nm 处荧光放大可逆地再现传感器 P-1，揭示了与浓度相关的定量分析。在通过合成开发的 P-2 传感器监测 F- 和粘度时，发现了类似的传感机制。表征（核磁共振-NMR、高分辨-质谱-HR-MS 和高效液相色谱-HPLC）和密度泛函理论 (DFT) 证实了传感器 P-1 和 P-2 的传感机制。所提出的方法用于测量活细胞的粘度和测量食物、水和活细胞样品中的 F-。根据研究结果，定量发射特性与 F- 可以提供设计有效分子探针的见解，该探针在医疗保健和环境中具有有益的应用。

Muthusamy, S.; Rajalakshmi, K.; Ahn, D.-H.; Kannan, P.; Zhu, D.; Nam, Y.-S.; Choi, K. Y.; Luo, Z.; Song, J.-W.; Xu, Y. Spontaneous Detection of F− and Viscosity Using a Multifunctional Tetraphenylethene-Lepidine Probe: Exploring Environmental Applications. Food Chemistry 2025, 466, 142147. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.142147.

2.2.3 ONOO-

A coumarin-based probe with far-red emission for the ratiometric detection of peroxynitrite in the mitochondria of living cells and mice

过氧亚硝酸盐阴离子 (ONOO-) 是一个短暂且反应性很强的氧化剂，在多种生物学过程中具有重要作用。研究已证实过量的线粒体 ONOO- 产生与多种疾病相关。因此，我们使用硼酸根对 ONOO- 进行识别和香豆素作为荧光团，开发了一种线粒体靶向、基于荧光的比例探针。该探针呈现 615 nm 的远红发射，并且在添加 ONOO- 后会出现新的 475 nm 荧光发射。该探针对 ONOO- 检测表现出很高的灵敏度和选择性，具有明显的比例荧光输出和 11 nM 的低检测限。值得注意的是，Probe 1 由于其优异的光谱特性和低毒性，可以监测生物系统中 ONOO- 水平的波动。值得注意的是，探针 1 已被有效地用于活 HepG2 细胞、斑马鱼、拟南芥和小鼠肝损伤组织的成像。

Tian, Y.-M.; Lai, H.-J.; Wu, W.-N.; Zhao, X.-L.; Wang, Y.; Fan, Y.-C.; Xu, Z.-H.; James, T. D. A Coumarin-Based Probe with Far-Red Emission for the Ratiometric Detection of Peroxynitrite in the Mitochondria of Living Cells and Mice. Talanta 2025, 284, 127272. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2024.127272.

2.3 小分子检测

2.3.1 苦味酸

Phenolic −OH-Induced Fluorescence and Chemoselectivity in a Triptycene-Based trans-Azo Oligomer for Sensing Applications

我们设计了一种新型三庚烯基反偶氮荧光低聚物，该低聚物带有酚基。酚基-OH 与偶氮基团共轭，通过酮烯醇同分异构作用使该低聚物具有荧光活性，在 1 M aq. NaOH 中淬灭 TP1 的荧光强度证明了这一点。该低聚物采用绿色合成工艺合成，呈深棕色固体，并利用傅立叶变换红外光谱（FTIR）、13C-CPMAS NMR、GPC、FESEM、EDS、TGA 和 PXRD 等多种分析工具对其进行了表征。FESEM 和 PXRD 证实了其无定形纳米团簇的存在。该低聚物在检测苦味酸方面显示出高效的化学传感特性，LOD 值为 391 nM。在存在其他爆炸物的情况下对苦味酸的特异性识别以及实际水样分析结果进一步表明了 TP1 作为化学传感器的高效性。

Bhargava, M.; Ali, S.; Guleria, M.; Agarwal, J. Phenolic −OH-Induced Fluorescence and Chemoselectivity in a Triptycene-Based Trans -Azo Oligomer for Sensing Applications. J. Phys. Chem. B 2024, 128 (49), 12227–12236. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.4c05081.

2.3.2 4-nitrophenol

Fluorescent PVP-g-chitosan polymer probes for the recognition of 4-nitrophenol

天然聚合物壳聚糖拥有诸多优点，但其溶解性差限制了其应用。本研究中，通过在壳聚糖（CS）中引入侧链，开发了可溶于二氯甲烷、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、水等多种溶剂的壳聚糖衍生物。此外，侧链上的荧光基团使该壳聚糖衍生物具备了检测 4-硝基苯酚（4-NP）的能力。首先，合成了含有 C≡C（N3-NS）的链转移剂，萘酰亚胺作为其荧光单元。随后，以偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，通过可逆加成断裂链转移聚合（RAFT）法合成了含有荧光基团的超高溶解度聚合物 TP-NVP，所用单体为 N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）。最后，利用 TP-NVP 上的 C≡C 与 CS 上的 -NH2 反应，制备了 PVP-g-壳聚糖，使更多的 CS 被 TP-NVP “拉”入溶剂中。通过调节 NVP 的用量，合成的 CS-PVP 探针的溶解度可调，最高可达 17.6 mg/mL。同时，合成的 CS-PVP 对 4-NP 具有良好的检测效果，检测限（LOD）为 0.054 μM。通过循环伏安法（CV）计算了该探针的 HOMO-LUMO 能级。此外，CS-PVP 被成功负载到低背景荧光试纸上，借助手机的色彩扫描 APP，实现了实时目视智能测定实际样品中的 4-NP。

Chen, J.; Ma, Y.; Cheng, X.; Wu, Y.; Chen, H.; Liu, C. Fluorescent PVP-g-Chitosan Polymer Probes for the Recognition of 4-Nitrophenol. Materials Today Chemistry 2024, 42, 102430. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2024.102430.

2.3.3 H2S

Highly selective dual-signal readout H2S probe: Applications in monitoring of water samples, food spoilage and live cell imaging

我们提出了一种新型探针 (DN)，用于基于 H2S 触发的 4-硝基-2,1,3-苯并恶二唑酰 (NBD) 醚硫解反应比色和荧光检测硫化氢 (H2S)。在 H2O/DMSO 介质（9/1，v/v，pH 7.4）中，DN 中的芳基醚键被 H2S 通过亲核芳香取代反应裂解，产生酚盐产物，并伴随显着的颜色转变（从黄色变为粉红色），并发出红色的荧光。探针 DN 具有近红外发射（660 nm）、大斯托克斯位移（168 nm）、良好的灵敏度（LOD：15.1 nM）和相对较快的响应时间（5 分钟），可用于特异性检测硫化氢。很方便的是，我们开发了一种基于纸条的检测试剂盒来跟踪和评估肉的新鲜度，通过监测硫化氢的释放来实现。此外，DN 已被证明可以在活细胞中对内源性和外源性硫化氢进行成像，并且分析时间较短（30-60 分钟），为探索硫化氢与临床疾病之间的关系提供了一种新的研究工具。

Che, Y.; Yu, T.; Dong, Z.; Yan, L.; Wang, Y.; Shuang, S. Highly Selective Dual-Signal Readout H2S Probe: Applications in Monitoring of Water Samples, Food Spoilage and Live Cell Imaging. Talanta 2025, 284, 127271. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2024.127271.

2.3.4 GSH

Enhanced glutathione sensing in clinical samples with Bovine Serum Albumin-stabilized copper nanoclusters: A novel fluorescent probe

谷胱甘肽（GSH）是一种关键的生物分子，参与抵御氧化应激和维持细胞氧化还原稳态，因此其准确检测对于临床诊断至关重要。本研究介绍了一种基于荧光的新型、高灵敏度和选择性的方法，用于检测人血清样本中的 GSH，该方法使用稳定有牛血清白蛋白 (BSA-CuNCs) 的铜纳米簇作为探针。BSA-CuNCs在326nm激发时显示出402nm处不同的荧光发射峰，证明了其特殊的光稳定性和结构完整性。与GSH的相互作用不仅可以显着增强荧光强度，还能导致发射峰发生红移，这归因于GSH在 BSA-CuNCs 表面的化学吸附，如红外、TEM和EDS分析所证实。该方法实现了2.95至207µM的宽线性检测范围，并具有79 nM的高灵敏度检测限，在选择性和灵敏度方面优于许多现有检测技术。BSA-CuNCs探针已有效用于测量人血清中的 GSH 含量，回收率在 95.07 % 至 101.38 % 之间。此外，密度泛函理论（DFT）计算和分子对接已证实了实验结果，得出了对分子尺度相互作用机制的全面理解。这种方法的新颖之处在于它结合了高选择性、灵敏性和生物相容性，使其成为监测和诊断与氧化应激相关的疾病（如癌症和神经退行性疾病）的宝贵工具。该方法的简单性、成本效益和对其他生物靶标的适应潜力突出了其重要性。

Ragab, S. M.; Aboelnga, M. M.; Moawed, E. A.; El Sadda, R. R.; Khairy, G. M. Enhanced Glutathione Sensing in Clinical Samples with Bovine Serum Albumin-Stabilized Copper Nanoclusters: A Novel Fluorescent Probe. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 2025, 328, 125465. https://doi.org/10.1016/j.saa.2024.125465.

2.3.5 草酸

Conjugated hypercrosslinked polymers for in situ imprinting, selective sorption, and fluorescent turn-on sensing of oxalic acid

超交联聚合物 (HCP) 是多孔有机聚合物的一种亚类，具有丰富的微孔结构、定制的功能和优异的稳定性。通过合理选择构建模块 (BB) 和连接体，可以方便地进行 π 共轭框架的构建，从而使其具有荧光特性。将目标分子同时印迹到共轭 HCP 中，将创造出选择性吸附剂和传感器。我们制备了几种 BB 与对苯二甲酰氯 (TCL) 连接体通过弗里德尔-克拉夫茨酰化进行聚合，在一些印迹分子存在下明确适合推进印迹聚合物的最佳搭配。共轭 HCP 包括二苯并呋喃 (DBF) 和 TCL，其荧光强度 (F) 增加最高，因此被选为与草酸 (OA) 接触。经 FTIR 批准的结构、无定形 SEM 图像、TGA 在 390 °C 下降解、蓝移发射、延长的寿命和聚集猝灭表征 OA 印迹的 DBF-TCL (MICHP)。F 的增加与 THF/H2O (pH 7.0) 中 OA 浓度成正比（0.17-20.0 μM，RSD = 1.6%，LOD = 0.03 μM），其中包含 MICHP (0.2 mg/3 mL) 和 6.0 min 平衡。F 值增加是由于 OA 与印迹空腔质子化和缔合，抑制了光致电子转移猝灭。Langmuir-Freundlich 等温线准确模拟了印迹空腔对 OA 的亲和力，结合位点为 114.5 μmol/g，异质性为 0.939。该空腔明显识别 OA 和丙二酸干扰物，具有印迹因子（4.76 比 1.35）、特定吸附率（79.0% 比 25.7%）和相对选择系数（3.935 比 0.779），从而维持了对番茄、芋头和尿液中 OA 的精确测量。本研究批准了一种廉价且简单的策略，即通过亲电交联剂和亲核 BB 的弗里德尔-克拉夫茨酰化，在 HCP 中植入荧光和印迹功能，用作吸附剂和传感器，特别是那些具有杂环的 HCP。

Yan, R.-Y.; Lu, T.-L.; Chen, J.-L. Conjugated Hypercrosslinked Polymers for in Situ Imprinting, Selective Sorption, and Fluorescent Turn-on Sensing of Oxalic Acid. Microchim Acta 2024, 191 (12), 754. https://doi.org/10.1007/s00604-024-06837-9.

2.4 大分子

2.4.1 β-amyloid aggregates

Synthesis and structural characterization BODIPY-based compounds for fluorescence sensing of β-amyloid aggregates

阿尔茨海默病(AD)是一种与衰老相关的神经退行性疾病。根据淀粉样级联假说，β淀粉样蛋白(Aβ)肽在脑内聚集沉积形成Aβ斑块，是AD发病的关键过程。在现有的诊断方法中，β淀粉样蛋白(Aβ)荧光检测因其实时检测、低成本、无辐射和高分辨率等优点，已成为一项替代方法，可用于阿尔茨海默病(AD)的早期诊断。本研究设计并合成了基于BODIPY的化合物（BODIPY-3、BODIPY-4和BODIPY-5），用于Aβ聚集体的荧光检测。在检测Aβ的荧光研究中，BODIPY 核心间位带有方酸酯单元的 BODIPY-5 表现出良好的效果，Kd 值为 11.7 μM。

Kırpık, H.; Elmes, R. B. P.; Sayin, K.; Kose, M. Synthesis and Structural Characterization BODIPY-Based Compounds for Fluorescence Sensing of β-Amyloid Aggregates. Journal of Molecular Structure 2025, 1324, 140848. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2024.140848.

2.4.2 SRAS-CoV-2 Mpro

Ultrasensitive Chemiluminescence Probes Designed from Covalent Inhibitors for SRAS-CoV-2 Mpro Detection

后疫情时代，SARS-CoV-2 引发的“长新冠”症状持续对个人健康和社会造成负面影响。开发更有效的药物筛选和病毒活性监测方法仍是关键需求。主蛋白酶 (Mpro) 因其在病毒生命周期中的重要作用、高度保守性和特异性而被认为是 SARS-CoV-2 的理想生物标志物。在此，我们基于针对 Mpro 的共价抑制剂修饰的不同底物开发了几种化学发光探针。其中，最好的探针 MPCL-2 反应迅速（\u003c20 分钟）、检测下限极低（LoD；0.11 nM）、选择性极佳且具有化学稳定性。在验证了探针的作用机制后，MPCL-2 还可用于实时原位成像感染真实病毒的细胞中的酶，并具有实时原位体内 Mpro 成像的潜力。与迄今为止报道的其他方法相比，该探针表现出优异的性能和更广泛的适用性，例如在药物筛选或病毒活性监测中。此外，该底物的独特设计策略可用于开发针对其他病原体的灵敏探针。

Xia, S.; Liang, E.; Xu, L.; Tan, L.; Guo, X.; Cheng, K. Ultrasensitive Chemiluminescence Probes Designed from Covalent Inhibitors for SRAS-CoV-2 Mpro Detection. Anal. Chem. 2024, 96 (49), 19641–19650. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c04774.

2.4.3 GDF-15

A highly sensitive fluorescence biosensor based on polylysine functionalized quantum dots for serum GDF-15 detection

生长分化因子-15（GDF-15）是一种应激反应性细胞因子，在组织损伤和炎性状态下会增加。GDF-15 的循环水平与心血管疾病密切相关。在此，我们构建了一种新型基于量子点荧光免疫传感器来灵敏检测血清 GDF-15。在这个提出的平台中，合成绿光发射水溶性羧基封端的 CdTe 量子点作为荧光标签，与富含赖氨酸的生物素化肽 P16K 共轭以放大荧光信号，然后再通过生物素-链霉亲和素系统 连接到抗体以获得荧光检测探针。然后将探针整合到荧光连接免疫吸附测定 (FLISA) 平台中进行 GDF-15 检测，实现宽线性范围 (6–1600 pg/mL) 和低检测限(0.98 pg/mL)。此外，我们的方法已在对人血清样本进行的临床验证实验中得到证实，获得的结果与商用 ELISA 试剂盒一致。由于该平台与商用 ELISA 试剂盒相比具有更高的灵敏度，因此显示出早期诊断和心血管疾病风险筛查的巨大潜力。

Chen, T.; Zang, T.; Liang, J.; Zhou, Y.; Zhou, X. A Highly Sensitive Fluorescence Biosensor Based on Polylysine Functionalized Quantum Dots for Serum GDF-15 Detection. Talanta 2025, 285, 127274. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2024.127274.

2.5 微环境

2.5.1 粘度

A highly sensitive triple ratio viscosity probe for fluorescence response across ultra-wide viscosity ranges

本研究开发出两种基于振动诱导发射的荧光团 DPAC-Me 和 DPAC-CF3，它们表现出三重荧光发射，并在广泛粘度范围内表现出对粘度的极高灵敏度。除了正常的粘度范围（1-1000 cP）外，DPAC-CF3 在极低范围（0.3-1 cP）和极高范围（1000-72330 cP）内也表现出对粘度的高灵敏度。

Li, Y.; Chen, X.; Jin, X.; Su, J.; Zhang, Z. A Highly Sensitive Triple Ratio Viscosity Probe for Fluorescence Response across Ultra-Wide Viscosity Ranges. New J. Chem. 2024, 48 (48), 20114–20118. https://doi.org/10.1039/D4NJ04573D.

3 成像型荧光材料

3.1 检测物成像

3.1.1 Plectin

99mTc-Labeled D-Type PTP as a Plectin-Targeting Single-Photon Emission Computed Tomography Probe for Hepatocellular Carcinoma Imaging

肝细胞癌（HCC）细胞中过表达的支架蛋白——胞膜蛋白在该肿瘤的增殖、侵袭和转移中具有重要作用。然而，L 型肽由于其稳定性和滞留性有限，被用于靶向胸膜蛋白有所受限。我们设计了一种 D 型胞膜蛋白靶向肽（DPTP），并研制出一种用于 HCC 成像的新型单光子发射计算机断层扫描（SPECT）探针。利用流式细胞术和离体荧光成像，对 DPTP 靶向能力进行了体外评估。使用三辛和乙二胺-N，N'- 二乙酸（EDDA）作为共配体，在 DPTP N 末端用 6-肼基烟酰胺（HYNIC）修饰后进行99mTc放射性标记。分析了制备的99mTc-HYNIC-DPTP的放射化学纯度（RCP）、体外稳定性和结合亲和力。在携带 HCC 肿瘤的小鼠中，研究了 99mTc-HYNIC-DPTP 的肿瘤摄取、代谢稳定性、生物分布和药代动力学，并将其与 99mTc 标记的 L 型 PTP（99mTc-HYNIC-PTP）进行了比较。DPTP 可以使用 HYNIC/三辛/EDDA 系统有效地用 99mTc 进行放射性标记，具有高 RCP 且体外稳定性好。与 L 型 PTP 相比，DPTP 表现出更好的靶向能力，而 99mTc-HYNIC-DPTP 显示出更高的肿瘤摄取、更好的代谢稳定性、更长的血液循环时间和更低的肾脏滞留性，从而在体内表现出更好的成像性能和生物分布。99mTc-HYNIC-DPTP 作为一种诊断 HCC 的新型 SPECT 探针具有巨大的潜力。

Gong, J.; Zhu, M.; Zhao, L.; Wang, T.; Qiao, W.; Huang, Q.; Xing, Y.; Zhao, J. 99m Tc-Labeled D-Type PTP as a Plectin-Targeting Single-Photon Emission Computed Tomography Probe for Hepatocellular Carcinoma Imaging. Bioconjugate Chem. 2024, acs.bioconjchem.4c00492. https://doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.4c00492.

3.2 微环境成像

3.2.1 溶酶体粘度

Wash-free and ultra-low concentration monitor lysosomal viscosity in apoptosis with a noteworthy fluorescent probe

细胞凋亡的可视化和后续监测在生理学、病理学和药理学领域至关重要。然而，传统的探针需要高浓度染色和多次洗涤步骤，这将改变样品的微环境，潜在地对样品造成损害。为了克服这些具有挑战性问题，我们合理设计和制备了一种pH惰性的溶酶体探针（命名为IVTI）以进行免洗凋亡可视化，超低浓度减轻了探针浓度、洗涤程序和pH值变化的干扰。与一般的溶酶体探针相比，IVTI在响应于粘度升高时显示出明显的荧光增强，而当改变pH值时，它的荧光强度几乎保持静止，这可以实现更准确的溶酶体可视化。此外，该探针可以在极低浓度下检测溶酶体的微小粘度波动，极大地消除了探针浓度和洗涤步骤对活体生物样品的影响。此外，与LTR（溶酶体追踪器红，一种商业溶酶体探针）相比，IVTI提供了出色的成像能力，当溶酶体pH值增加时，IVTI的荧光图像仍然清晰，这归因于IVTI的pH惰性特性。鉴于其出色的成像能力，该pH惰性探针被用于在极低浓度下 بدون 洗涤程序实时原位可视化活细胞的粘度变化，探针还监测到凋亡期间溶酶体粘度的增加，从而最大程度地减少探针浓度、洗涤程序和pH变化对凋亡的干扰。该探针在可视化各种生理过程中与溶酶体相关的动态变化方面具有巨大的潜力。

Yang, R.; Gao, Q.; Lu, X.; Wu, Y.; Zhu, C.; Han, Z.; Li, C.; Wei, M. Wash-Free and Ultra-Low Concentration Monitor Lysosomal Viscosity in Apoptosis with a Noteworthy Fluorescent Probe. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 2025, 329, 125481. https://doi.org/10.1016/j.saa.2024.125481.

3.2.2 脂滴极性寿命成像

The development and application of a fluorescence lifetime imaging-based probe for monitoring cellular lipid droplet polarity

本研究开发了一种新型的荧光探针 PLDP，用于追踪细胞内脂滴极性的变化。PLDP 探针具有很高的极性变化特异性和灵敏度，可以使用荧光寿命成像技术检测。我们成功应用 PLDP 探针对活细胞进行成像，检测了脂多糖 (LPS) 处理、饥饿和铁死亡等各种条件诱导的极性变化。此外，还揭示了 PLDP 探针与已确定的脂滴探针 BODIPY 共定位，突出了它们对脂滴的特异性亲和力。荧光寿命成像结果表明，PLDP 探针可以实时监测细胞内脂滴极性的动态变化，特别是在油酸处理后。在脂肪肝切片的成像中，PLDP 探针揭示了脂滴极性的异常，为脂肪肝发病机制提供了新的见解。本研究开发的 PLDP 探针是研究细胞中脂滴极性的强大工具，并提高了我们对细胞极性、脂滴生物学及相关疾病的理解。

Xu, Y.; Su, Z.; Xu, Y.; Wang, J. The Development and Application of a Fluorescence Lifetime Imaging-Based Probe for Monitoring Cellular Lipid Droplet Polarity. Materials Today Chemistry 2024, 42, 102413. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2024.102413.

3.2.3 癌症诊断

4 诊疗型荧光材料

4.1 疾病治疗

4.1.1 手术导航

A Self-Calibrating Fluorescent-Photoacoustic Integrated Probe Enables Fast Visualizing Pancreatic Cancer and Imaging-Guided Tumor Surgery

胰腺癌以其高度的浸润性和转移性而闻名，这使得快速可视化和精确定位治疗对于改善患者预后至关重要。当前的诊断工具缺乏提供快速且准确的肿瘤定位的能力，特别是对于实时术中引导。为了解决这一差距，本研究开发了一种新型的基于Förster共振能量转移（FRET）的双比率近红外荧光（NIRF）/光声（PA）双峰探针SiRho-SHD-NTR，专门设计用于胰腺肿瘤切除的快速且准确的导航。该探针由于其与硝基还原酶（NTR）优异的结合亲和力，可以快速达到响应饱和。细胞实验表明，该探针可以快速有效地穿透癌细胞，提高PA成像对初步诊断和肿瘤定位的有效性，同时还可以通过NIRF成像快速可视化胰腺肿瘤。通过利用探针对NTR的快速响应特征，研究通过在≈5分钟内喷洒探针，在原位胰腺癌小鼠中实现了精确定位肿瘤成像。更重要的是，该探针甚至可以快速可视化转移性肿瘤和荧光引导手术切除。我们相信SiRho-SHD-NTR将在胰腺癌的快速可视化中提供一种有前景的方法，并为针对原发性和转移性肿瘤的影像引导肿瘤手术提供一个强大的工具。

Hu, C.; Liu, H.; Zhang, Z.; Li, L.; Mao, G.; Cheng, W.; Zhou, L. A Self‐Calibrating Fluorescent‐Photoacoustic Integrated Probe Enables Fast Visualizing Pancreatic Cancer and Imaging‐Guided Tumor Surgery. Small 2024, 2408527. https://doi.org/10.1002/smll.202408527.

4.1.2 联合光疗

免疫治疗联合光疗正成为治疗各种癌症的一种有前景的策略。本研究将CRISPR相关蛋白 9 (Cas9) 系统、聚集诱导发射 (AIE) 光敏剂 (PS) 和聚乙烯亚胺/透明质酸表面涂层相结合，构建了一个多功能纳米平台，称为 TCPH 纳米粒子 (NPs)，用于综合癌症治疗诊断。TCPH NPs 的特征在于其内在功能，包括有效产生活性氧 (ROS)、良好的光热转换、消除非洲猪瘟病毒 (PD-L1) 的能力以及有效的细胞内转运。产生的 ROS 和热疗不仅可以实现原发性肿瘤的消除，还可以调节肿瘤免疫微环境。通过基因组破坏 PD-L1 显着提高了其治疗效果，尤其是在肿瘤转移和复发中。还开发了特殊的多模态成像导航。在多种肿瘤模型中证实了优异的治疗诊断性能，这表明光热治疗和免疫治疗的这种协同策略为新型 CRISPR 介导的纳米药物提供了范式转变。

Wang, Y.; Chen, P.; Wen, H.; Gui, Y.; Yan, D.; Huang, D.; Wang, D.; Tang, B. Z.; Tan, H. Advanced Nanoplatform Mediated by CRISPR-Cas9 and Aggregation-Induced Emission Photosensitizers to Boost Cancer Theranostics. ACS Nano 2024, 18 (48), 33168–33180. https://doi.org/10.1021/acsnano.4c11757.

4.1.3 关节炎

Redox-switchable multicolor luminescent polymers for theragnosis of osteoarthritis

近年来，非芳香族和非共轭荧光材料引起了越来越多的关注。然而，大多数非经典生色团源自丰富的电氮和氧原子，具有发射波长短、效率低、响应性有限和发光机制模糊等缺点。在这里，我们提出了生物活性聚半胱氨酸的发射机制，这是一种脂肪族聚合物，显示出聚合和聚集诱导发射、高量子产率和多色发射特性。我们表明，与硫原子键合的氢原子在发光中起着至关重要的作用。这使得在还原和氧化条件下可逆调节聚合物的荧光，有助于特定成像和细胞和体内氧化还原物质的定量检测。此外，与一线临床抗氧化剂相比，该聚合物表现出更好的抗炎和抗氧化活性，为骨关节炎等疾病的体内治疗诊断提供了一个有希望的平台。

Peng, C.; Zhu, Y.; Zhang, K.; Wang, Y.; Zheng, Y.; Liu, Y.; Fu, W.; Tan, H.; Fu, Q.; Ding, M. Redox-Switchable Multicolor Luminescent Polymers for Theragnosis of Osteoarthritis. Nat Commun 2024, 15 (1), 10078. https://doi.org/10.1038/s41467-024-54473-x.

5 应用型荧光材料

5.1 生物资源

5.1.1 提升藻类生长

Nature-Inspired Artificial Aggregation-Induced Emission Antenna for Assembling with Algae to Promote Photosynthesis

受叶绿素通过其长疏水链在类囊体膜上组装的结构启发，我们设计了具有两个长疏水链的阳离子聚集诱导发光（AIE）两亲物，以与藻类的带负电荷的细胞膜组装，以便将天然紫外光有效地转化为可用的蓝光以促进光合作用。藻类的光合效率取决于 AIE 两亲物的碳链长度，因为与藻类细胞膜的组装能力不同。具有 12 个碳原子的两个疏水链的 AIE 两亲物有效地嵌入到藻类的细胞膜中，作为一个人工的嵌入膜天线，显着提高了藻类的光利用率。这导致电子产生增加和电子转移速率提高 98.6%。因此，光依赖反应中的氧气和 ATP 产生分别增加了约 100% 和 64.5%，并且在暗反应中脂质产量增加了 45.7%。此外，AIE 两亲物还表现出低生物毒性。这些结果突出了 AIE 两亲物作为嵌入膜的人工天线优化天然光合作用的潜力。

Huang, Y.; Huang, B.; Shen, Y.; Ding, Z.; Yao, H.; Zhou, X.; Zhou, C.; Han, L.; Tang, B. Z. Nature-Inspired Artificial Aggregation-Induced Emission Antenna for Assembling with Algae to Promote Photosynthesis. ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16 (48), 66706–66717. https://doi.org/10.1021/acsami.4c14958.