一氧化碳有机荧光探针和光控释放剂研究进展

doi:10.6023/A20080383

化学学报 ›› 2021, Vol. 79 ›› Issue (1): 36-44.DOI: 10.6023/A20080383 上一篇下一篇

所属专题：分子探针、纳米生物学与生命分析化学

研究论文

一氧化碳有机荧光探针和光控释放剂研究进展

李勇¹, 王栩^a^,^*(), 解希雷^a, 张建^a, 唐波^a^,^*()

a 山东师范大学化学化工与材料科学学院分子与纳米探针教育部重点实验室化学成像功能探针协同创新中心济南 250014

投稿日期:2020-08-21 发布日期:2020-10-24
通讯作者: 王栩, 唐波

作者简介:

李勇, 博士研究生. 研究方向为一氧化碳有机荧光探针和光控释放剂的设计、合成及应用.

王栩, 教授、博士生导师. 2006年于中国科学院生态环境研究中心获理学博士学位, 2006年至2008年在清华大学化学系从事博士后研究. 2008年进入山东师范大学化学化工与材料科学学院工作. 现主要从事光学功能探针设计、合成及其在成像、诊疗中的应用研究.

解希雷, 副教授、硕士生导师. 2014年7月于北京协和医学院(清华大学医学部)药物研究所获博士学位. 2014年9月进入山东师范大学化学化工与材料科学学院工作. 主要研究方向为新型荧光染料及分子诊疗试剂的设计合成与生物应用.

张建, 讲师、硕士生导师. 2015年7月于中国科学院大学获博士学位. 2015年10月到2017年11月在复旦大学从事博士后研究. 2017年12月到2018年7月在中国科学院国家纳米科学中心从事研究工作. 2018年8月进入山东师范大学化学化工与材料科学学院工作. 主要研究方向为正交化学与分子诊疗平台的构建及应用.

唐波, 教授、博士生导师. 国家杰出青年基金获得者, “万人计划”百千万人才工程领军人才, 973计划首席科学家. 1994年于南开大学化学系获理学博士, 同年进入山东师范大学化学系工作、任职教授. 现主要从事分子及纳米荧光探针的合成及其在生物成像中的应用、微流控芯片与质谱分析以及太阳能化学转化与储存等方面研究工作.

* E-mail: wangxu@sdnu.edu.cn; tangb@sdnu.edu.cn

基金资助:
国家自然科学基金(Nos. 91753111); 国家自然科学基金(21927811); 国家自然科学基金(21775093); 国家自然科学基金(21877076); 国家自然科学基金(21907060); 山东省重大科技创新工程项目(2018YFJH0502)

Progress in Organic Fluorescent Probes and Photocontrolled Releasers for Carbon Monoxide

Yong Li¹, Xu Wang^a^,^*(), Xilei Xie^a, Jian Zhang^a, Bo Tang^a^,^*()

a College of Chemistry, Chemical Engineering and Materials Science, Key Laboratory of Molecular and Nano Probes, Ministry of Education, Collaborative Innovation Center of Functionalized Probes for Chemical Imaging in Universities of Shandong, Institute of Molecular and Nano Science, Shandong Normal University, Jinan 250014, China

Received:2020-08-21 Published:2020-10-24
Contact: Xu Wang, Bo Tang
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(Nos. 91753111); the National Natural Science Foundation of China(21927811); the National Natural Science Foundation of China(21775093); the National Natural Science Foundation of China(21877076); the National Natural Science Foundation of China(21907060); the Key Research and Development Program of Shandong Province(2018YFJH0502)

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摘要/Abstract

一氧化碳(CO)是人体内重要的气体信号分子, 在多种重要的生理病理代谢活动中起着关键性的调控作用, 被认为是具有广泛医学应用前景的药物活性分子. CO生理学效应与其浓度、空间分布密切相关. 因此, 生物体内特异检测CO以及可控性供给CO对于充分理解并有效利用其生理病理功能具有十分重要的意义. 荧光检测和光控释放因其无侵入性、时空可控等优势被广泛地运用于细胞、组织及活体内生物活性小分子的示踪和运输. 鉴于此, 本综述总结了近年来CO有机荧光探针和光控释放剂的研究进展, 着重阐述了其识别机理、释放机制和生物应用, 并展望了CO荧光探针和光控释放剂的发展趋势和应用前景.

关键词: 一氧化碳, 荧光探针, 光控释放

Carbon monoxide (CO), an extremely important gasotransmitter, plays a critical role in a variety of physiological and pathological events, thus having been considered as a pharmaceutical activity compound with broad medical application. The physiological effects of CO are determined by its dose and spatial location. Therefore, the specific recognition of CO and its controllable supplying are of great significance for understanding and effectively utilizing its physiological and pathological effects. Fluorescence detection and photocontrolled releasing have been widely applied to track and carry active molecules in cells, tissues and in vivo in view of their unique spatiotemporal controllability and noninvasive capacity. Herein, the research progress of CO organic fluorescent probes and photocontrolled releasers in recent years is reviewed, focusing on their recognition mechanism, release mechanism and biological applications. Finally, the application prospects and challenges are discussed.

Key words: carbon monoxide, fluorescent probe, photocontrolled releasing

引用此文

李勇, 王栩, 解希雷, 张建, 唐波. 一氧化碳有机荧光探针和光控释放剂研究进展[J]. 化学学报, 2021, 79(1): 36-44.

Yong Li, Xu Wang, Xilei Xie, Jian Zhang, Bo Tang. Progress in Organic Fluorescent Probes and Photocontrolled Releasers for Carbon Monoxide[J]. Acta Chimica Sinica, 2021, 79(1): 36-44.

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图/表 7

图1. 探针与CO的羰基化反应或质子化水解反应机理示意图 (a)以及探针1~7的结构(b)

Figure 1. Schematic diagram of carbonylation or protonation hydrolysis reaction (a) and structure of CO probes 1~7 (b)

图2. Pd(0)介导的Tsuji-Trost反应机理示意图 (a)和探针8~24的结构式(b)

Figure 2. Pd(0)-mediated Tsuji-Trost reaction (a) and molecular structures of probes 8~24 (b)

图3. 硝基还原反应机理示意图 (a)和探针25~28的结构式(b)

Figure 3. Reduction mechanism of nitro with CO (a) and molecular structures of probes 25~28 (b)

图4. 探针29响应机理

Figure 4. Proposed response mechanism of probe 29

图5. CO光控释放剂30~35的结构式

Figure 5. Molecular structures of photoCORMs 30~35

图6. CO光控释放剂36~38的结构式

Figure 6. Molecular structures of photoCORMs 36~38

图7. CO光控释放剂39~49的结构式

Figure 7. Molecular structures of photoCORMs 39~49

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一氧化碳有机荧光探针和光控释放剂研究进展

Progress in Organic Fluorescent Probes and Photocontrolled Releasers for Carbon Monoxide

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