用于人血清白蛋白检测的有机荧光分子探针的研究进展

doi:10.6023/cjoc201903060

摘要/Abstract

人血清白蛋白作为血浆中最丰富的一种蛋白质, 在生理过程中有着重要的作用, 例如维持血液渗透压、运载小分子配体等. 白蛋白在生物样本中的含量能够反映出样本的健康状况, 因此标定白蛋白含量在临床疾病诊断中有着很大的用途. 随着荧光探针技术的发展, 近几年特异性检测血清白蛋白的荧光探针涌现而出. 总结了近年来出现的有机荧光分子探针, 根据探针的结构、作用机理、光谱特征、检测极限以及探针与白蛋白的结合位点等进行了简要的分类, 并由此分析了针对人血清白蛋白的荧光探针的发展趋势与前景.

关键词: 人血清白蛋白, 荧光探针, 结合位点, 检测机理

Human serum albumin (HSA) is the most abundant protein in human blood plasma, which plays important roles in physiological and biological processes, such as keeping the osmotic pressure and transporting small molecular ligands. The level of HSA in in biological samples especially in blood serum can reveal several health conditions, and thus, quantitative determination of HSA has vital importance for disease diagnosis. In recent years, as the rapid development of fluorescent probe technique, a great number of fluorescent probes have been reported for sensitive and selective detection of HSA. This article summarizes recent reported organic-based fluorescent probes, subsequently carefully describes the chemical structures, sensing mechanisms, spectral features, limit of detection, and binding sites, and moreover, the future developments and prospects for HSA detection by using fluorescent probes have been discussed

Key words: human serum albumin, fluorescent probes, binding sites, sensing mechanism

引用此文

吕陶玉赜, 朱康宁, 刘斌. 用于人血清白蛋白检测的有机荧光分子探针的研究进展[J]. 有机化学, 2019, 39(10): 2786-2795.

Lü Taoyuze, Zhu Kangning, Liu Bin. Recent Advances of Organic Fluorescent Probes for Detection of Human Serum Albumin[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2019, 39(10): 2786-2795.

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图/表 3

参考文献 54

[1]	Friedrichs, B. J. M. N.; Research, F . 2010, 41, 382.
[2]	Kragh-Hansen, U.; Chuang, V. T. G.; Otagiri, M. Biol. Pharm. Bull. 2002, 25, 695. doi: 10.1248/bpb.25.695
[3]	Quinlan, G. J.; Martin, G. S.; Evans, T. W. Hepatology 2005, 41, 1211. doi: 10.1002/(ISSN)1527-3350
[4]	Viberti, G. C.; Hill, R. D.; Jarrett, R. J.; Argyropoulos, A.; Mahmud, U.; Keen, H. Lancet 1982, 1, 1430.
[5]	Mogensen, C. E.; Hansen, K. W.; Osterby, R.; Damsgaard, E.M. Diabetes Care 1992, 15, 1192. doi: 10.2337/diacare.15.9.1192
[6]	Hoogenberg, K.; Sluiter, W. J.; Dullaart, R. P. F. Acta Endocrinol. 1993, 129, 151. doi: 10.1530/acta.0.1290151
[7]	Murch, S. H.; Winyard, P. J.; Koletzko, S.; Wehner, B.; Cheema, H. A.; Risdon, R. A.; Phillips, A. D.; Meadows, N.; Klein, N. J.; Walker-Smith, J. A. Lancet 1996, 347, 1299. doi: 10.1016/S0140-6736(96)90941-1
[8]	Li, W.; Chen, D.; Wang, H.; Luo, S.; Dong, L.; Zhang, Y.; Shi, J.; Tong, B.; Dong, Y. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 26094. doi: 10.1021/acsami.5b07422
[9]	Yu, Y.; Huang, Y.; Hu, F.; Jin, Y.; Zhang, G.; Zhang, D.; Zhao, R . Anal. Chem. 2016, 88, 6374.
[10]	Dockal, M.; Carter, D. C.; Ruker, F. J. Biol. Chem. 1999, 274, 29303. doi: 10.1074/jbc.274.41.29303
[11]	Bhattacharya, A. A.; Grune, T.; Curry, S. J. Mol. Biol. 2000, 303, 721. doi: 10.1006/jmbi.2000.4158
[12]	Liu, H.; Bao, W.; Ding, H. J.; Jang, J. C.; Zou, G.L. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 12938. doi: 10.1021/jp102053x
[13]	He, X. M.; Carter, D. C. Nature 1992, 358, 209. doi: 10.1038/358209a0
[14]	Doyle, M. J.; Halsall, H. B.; Heineman, W.R. Anal. Chem. 1982, 54, 2318. doi: 10.1021/ac00250a040
[15]	Doumas, B. T.; Watson, W. A.; Biggs, H.G. Clin. Chim. Acta 1971, 31, 87 doi: 10.1016/0009-8981(71)90365-2
[16]	Jiao, C.; Liu, Y.; Lu, W.; Zhang, P.; Wang, Y. Chin. J. Org. Chem. 2019, 39, 591 (in Chinese). doi: 10.6023/cjoc201810013
	( 矫春鹏, 刘媛媛, 路文娟, 张平平, 王延风, 有机化学, 2019, 39, 591.) doi: 10.6023/cjoc201810013
[17]	Li, Z.; Huo, Y.; Yang, X.; Ji, S. Chin. J. Org. Chem. 2016, 36, 2317 (in Chinese). doi: 10.6023/cjoc201604023
	( 李宗植, 霍延平, 阳香华, 籍少敏, 有机化学, , 2016, 36, 2317.) doi: 10.6023/cjoc201604023
[18]	Chen, Z.-Z.; Zhang, N.; Zhang, W.-S.; Tang, B . Chin. J. Anal. Chem. 2006,1341(in Chinese).
	( 陈蓁蓁, 张宁, 张文申, 唐波 , 分析化学, 2006,1341.)
[19]	Fan, J. L.; Sun, W.; Wang, Z. K.; Peng, X. J.; Li, Y. Q; Cao, J.F. Chem. Commun. 2014, 50, 9573. doi: 10.1039/C4CC03778B
[20]	Wang, Y. R.; Feng, L.; Xu, L.; Li, Y.; Wang, D. D.; Hou, J.; Zhou, K.; Jin, Q.; Ge, G. B.; Cui, J. N.; Yang, L. Chem. Commun. 2016, 52, 6064. doi: 10.1039/C6CC00119J
[21]	Wang, Y. R.; Feng, L.; Xu, L.; Hou, J.; Jin, Q.; Zhou, N.; Lin, Y.; Cui, J. N.; Ge, G.B. Sens. Actuator, B 2017, 245, 923. doi: 10.1016/j.snb.2017.02.046
[22]	Reja, S. I.; Khan, I. A.; Bhalla, V.; Kumar, M. Chem. Commun. 2016, 52, 1182. doi: 10.1039/C5CC08217J
[23]	Li, H. D.; Yao, Q. C.; Fan, J. L.; Du, J. J.; Wang, J. Y.; Peng, X.J. Dyes Pigm. 2016, 133, 79. doi: 10.1016/j.dyepig.2016.05.039
[24]	Li, P. B.; Wang, Y. R.; Zhang, S. F.; Xu, L.; Wang, G. C.; Cui, J.N. Tetrahedron Lett. 2018, 59, 1390. doi: 10.1016/j.tetlet.2018.02.065
[25]	Xu, Y. J.; Su, M. M.; Li, H. L.; Liu, Q. X.; Xu, C.; Yang, Y. S.; Zhu, H.L. Anal. Chim. Acta 2018, 1043, 123. doi: 10.1016/j.aca.2018.09.010
[26]	Xu, Y. Q.; Zhang, M.; Li, B. Y.; Wang, W.; Wang, B. Z.; Yang, Y. S.; Zhu, H. L. Talanta 2018, 185, 568. doi: 10.1016/j.talanta.2018.04.029
[27]	Liu, Y.; Pang, B.; Bouhenni, R.; Duah, E.; Paruchuri, S.; McDonald, L. Chem. Commun. 2015, 51, 11060. doi: 10.1039/C5CC03516C
[28]	Liu, B.; Bi, X. M.; McDonald, L.; Pang, Y.; Liu, D. Q.; Pan, C. J.; Wang, L. Sens. Actuator B-Chem. 2016, 236, 668. doi: 10.1016/j.snb.2016.06.056
[29]	Luo, Z. J.; Liu, B.; Zhu, K. N.; Huang, Y. Y.; Pan, C. J.; Wang, B. F.; Wang, L. Dyes Pigm. 2018, 152, 60. doi: 10.1016/j.dyepig.2018.01.033
[30]	Liao, C. Y.; Li, F. F.; Huang, S. S.; Zheng, B. Z.; Du, J.; Xiao, D. Biosens. Bioelectron. 2016, 86, 489. doi: 10.1016/j.bios.2016.07.002
[31]	Huang, S. S.; Li, F. F.; Liao, C. Y.; Zheng, B. Z.; Du, J. A.; Xiao, D. Talanta 2017, 170, 562. doi: 10.1016/j.talanta.2017.01.034
[32]	Er, J. C.; Tang, M. K.; Chia, C. G.; Liew, H.; Vendrell, M.; Chang, Y. T . Chem. Sci. 2013, 4, 2168. doi: 10.1039/c3sc22166k
[33]	Hong, Y. N.; Feng, C.; Yu, Y.; Liu, J. Z.; Lam, J. W. Y.; Luo, K. Q.; Tang, B.Z. Anal. Chem. 2010, 82, 7035. doi: 10.1021/ac1018028
[34]	Wang, Z. L.; Ma, K.; Xu, B.; Li, X.; Tian, W.J. Sci. China: Chem. 2013, 56, 1234.
[35]	Li, W. Y.; Chen, D. D.; Wang, H.; Luo, S. S.; Dong, L. C.; Zhang, Y. H.; Shi, J. B.; Tong, B.; Dong, Y.P. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 26094. doi: 10.1021/acsami.5b07422
[36]	Li, J. Z.; Wu, J. D.; Cui, F. C.; Zhao, X.; Li, Y. Q.; Lin, Y.; Li, Y.; Hu, J.; Ju, Y. Sens. Actuator, B 2017, 243, 831. doi: 10.1016/j.snb.2016.12.054
[37]	Shen, P.; Hua, J. Y.; Jin, H. D.; Du, J. Y.; Liu, C. L.; Yang, W.; Gao, Q. Y.; Luo, H. J.; Liu, Y.; Yang, C.Y. Sens. Actuator, B 2017, 247, 587.
[38]	Rajasekhar, K.; Achar, C. J.; Govindaraju, T. Org. Biomol. Chem. 2017, 15, 1584. doi: 10.1039/C6OB02760A
[39]	Chakraborty, G.; Ray, A. K.; Singh, P. K.; Pal, H. Chem. Commun. 2018, 54, 8383. doi: 10.1039/C8CC05058A
[40]	Wu, Y. Y.; Yu, W. T.; Hou, T. C.; Liu, T. K.; Huang, C. L.; Chen, I. C.; Tan, K.T. Chem. Commun. 2014, 50, 11507. doi: 10.1039/C4CC04236K
[41]	Dey, N.; Maji, B.; Bhattacharya, S. Chem.-Asian J. 2018, 13, 664. doi: 10.1002/asia.v13.6
[42]	Schluter, F.; Riehemann, K.; Kehr, N. S.; Quici, S.; Daniliuc, C. G.; Rizzo, F. Chem. Commun. 2018, 54, 642. doi: 10.1039/C7CC08761F
[43]	Thomas, S. W.; Joly, G. D.; Swager, T.M. J. Chem. Rev. 2007, 107, 1339. doi: 10.1021/cr0501339
[44]	Anees, P.; Sreejith, S.; Ajayaghosh, A. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 13233. doi: 10.1021/ja503850b
[45]	Fan, X. P.; He, Q. Y.; Sun, S. G.; Li, H. J.; Pei, Y. X.; Xu, Y.Q. Chem. Commun. 2016, 52, 1178. doi: 10.1039/C5CC08154H
[46]	Yu, Y.; Huang, Y. Y.; Hu, F.; Jin, Y. L.; Zhang, G. X.; Zhang, D. Q.; Zhao, R. Anal. Chem. 2016, 88, 6374. doi: 10.1021/acs.analchem.6b00774
[47]	Gao, T.; Yang, S. Q.; Cao, X. Z.; Dong, J.; Zhao, N.; Ge, P.; Zeng, W. B.; Cheng, Z. Anal. Chem. 2017, 89, 10085. doi: 10.1021/acs.analchem.7b02923
[48]	Fan, J. M.; Zheng, D. M.; Huang, X. Y.; Ding, L. P.; Xin, Y. H.; Fang, Y. Sens. Actuator, B 2018, 263, 336. doi: 10.1016/j.snb.2018.02.132
[49]	Samanta, S.; Halder, S.; Das, G. Anal. Chem. 2018, 90, 7561. doi: 10.1021/acs.analchem.8b01181
[50]	Singh, P.; Mittal, L. S.; Kaur, S.; Kaur, S.; Bhargava, G.; Kumar, S. Sens. Actuator, B 2018, 255, 478. doi: 10.1016/j.snb.2017.08.072
[51]	Liyasova, M. S.; Schopfer, L. M.; Oksana, L. J. B. P . 2010, 79, 784.
[52]	Sun, Q.; Wang, W. S.; Chen, Z. Y.; Yao, Y. H.; Zhang, W. B.; Duan, L. P.; Qian, J.H. Chem. Commun. 2017, 53, 6432. doi: 10.1039/C7CC03587J
[53]	Jin, Q.; Feng, L.; Zhang, S. J.; Wang, D. D.; Wang, F. J.; Zhang, Y.; Cui, J. N.; Guo, W. Z.; Ge, G. B.; Yang, L. Anal. Chem. 2017, 89, 9884. doi: 10.1021/acs.analchem.7b01975
[54]	Ge, G. B.; Feng, L.; Jin, Q.; Wang, Y. R.; Liu, Z. M.; Zhu, X. Y.; Wang, P.; Hou, J.; Cui, J. N; Yang, L. . Anal. Chim. Acta 2017, 989, 71. doi: 10.1016/j.aca.2017.07.048

药物名	结合位点	用途
华法林	位点1	体内维生素K拮抗剂, 抗凝血, 防治血栓栓塞性疾病
保泰松	位点1	消炎镇痛, 用于风湿性和类风湿性关节炎
羟基保泰松	位点1	消炎镇痛, 用于风湿性和类风湿性关节炎
吲哚美辛	位点1	解热镇痛, 消炎, 抗风湿
水杨酸	位点1	消毒防腐
二碘代水杨酸	位点1	医药中间体
胆影酸	位点1	诊断用药, 用于胆囊、胆管造影
阿扎丙酮	位点1	消炎药物、促尿酸排泄
布洛芬	位点2	解热镇痛、消炎、抗风湿性关节炎
双氯芬酸	位点2	解热镇痛、抗风湿性关节炎

药物名	结合位点	用途
华法林	位点1	体内维生素K拮抗剂, 抗凝血, 防治血栓栓塞性疾病
保泰松	位点1	消炎镇痛, 用于风湿性和类风湿性关节炎
羟基保泰松	位点1	消炎镇痛, 用于风湿性和类风湿性关节炎
吲哚美辛	位点1	解热镇痛, 消炎, 抗风湿
水杨酸	位点1	消毒防腐
二碘代水杨酸	位点1	医药中间体
胆影酸	位点1	诊断用药, 用于胆囊、胆管造影
阿扎丙酮	位点1	消炎药物、促尿酸排泄
布洛芬	位点2	解热镇痛、消炎、抗风湿性关节炎
双氯芬酸	位点2	解热镇痛、抗风湿性关节炎

编号	响应方式	发射峰变化/nm	检测极限/ (mg?L^–1)	响应时间	结合位点	检测环境	参考文献
1	Turn-on	620↑	170	—	位点1	血浆	[19]
2	Turn-on	612↑	2.5	3 s	IB亚域	血浆、培养上清液	[20]
3	Turn-on	562↑	0.05	—	位点1、位点2	血浆、尿液	[21]
4	Turn-on	680↑	0.73	—	位点1	血浆	[22]
5	Turn-on	680↑	1.73	5 s	位点1	血浆、尿液	[23]
6	Turn-on	524↑	1.91	—	位点1、IB亚域	血浆	[24]
7	Turn-on	508↑	0.3	1 h	位点1、位点2	血浆、尿液、细胞	[25]
8	Turn-on	465↑	3.3	10 s	位点1	血浆、尿液、细胞	[26]
9d	Turn-on	480↑	0.09	—	疏水位点	(BSA)血浆、凝胶	[27]
10a	Turn-on	508↑	6.24	<30 s	—	HSA溶液	[28]
10b	Turn-on	517↑	25.22	—	—	HSA溶液	[28]
11	Turn-on	535↑	0.57	<1 min	位点1	健康人、患者血清样本	[29]
12	Turn-on	584↑	0.000199	—	位点1	血浆	[30]
13	Turn-on	585↑	0.0015	<1 min	位点1	血浆、尿液	[31]
14	Turn-on	590↑	0.3	—	脂肪酸位点1	血浆、尿液	[32]
15	Turn-on	475↑	0.067	—	中部狭长空腔	人工尿液、凝胶	[33]
16	Turn-on	525↑	—	—	疏水相互作用	BSA溶液	[34]
17	Turn-on	443↑	1.68	6 s	疏水位点	血浆	[35]
18	Turn-on	517↑	6.11	—	中部狭长空腔	血浆	[36]
19	Turn-on	480↑	0.122	—	位点1	血浆	[37]
20	Turn-on、比率法	733↓; 655↑	1.26	—	位点1	血浆、尿液、细胞	[38]
21	Turn-on、比率法	763↓; 688↑	3.17	—	位点1	(BSA)血浆	[39]
22	Turn-on、比率法	500↓; 490↑	0.4	—	非药物位点	血浆、尿液	[40]
23	Turn-on、比率法	400↓; 454↑	0.27	2 h	疏水位点	血浆、尿液、唾液	[41]
24	Turn-on、比率法	476↓; 461↑	0.48	—	位点1、位点2	(BSA)溶液、细胞内	[42]
25	Turn-on、比率法	700↓; 480↑	0.2	—	Cys34硫醇基团	血浆	[44]
26	Turn-on	674↑	9.24	—	位点2	血浆、细胞	[45]
27	Turn-on	610↑	0.18	<5 min	位点1	HSA溶液	[46]
28	Turn-on	480↑	9300	—	位点1	血浆	[47]
29	比率法	490↓; 380↑	1.64	1 min	—	血浆	[48]
30	Turn-on、比率法	585↓; 596↑	0.43	数秒	非药物位点	血浆、体液、人工尿液	[49]
31	比率法	577↓; 540↑	0.02	—	位点1	血浆、尿液、细胞	[50]
32	Turn-on、比率法	585↓; 540↑	0.21	<15 min	位点1、位点2	血浆、细胞内	[52]
33	Turn-on、比率法	600↓; 662↑	6.51	—	反应位点	血浆、细胞内	[53]
34	比率法	416↓; 564↑	2.5	<20 min	反应位点	血浆、培养上清液、细胞内	[54]

编号	响应方式	发射峰变化/nm	检测极限/ (mg?L^–1)	响应时间	结合位点	检测环境	参考文献
1	Turn-on	620↑	170	—	位点1	血浆	[19]
2	Turn-on	612↑	2.5	3 s	IB亚域	血浆、培养上清液	[20]
3	Turn-on	562↑	0.05	—	位点1、位点2	血浆、尿液	[21]
4	Turn-on	680↑	0.73	—	位点1	血浆	[22]
5	Turn-on	680↑	1.73	5 s	位点1	血浆、尿液	[23]
6	Turn-on	524↑	1.91	—	位点1、IB亚域	血浆	[24]
7	Turn-on	508↑	0.3	1 h	位点1、位点2	血浆、尿液、细胞	[25]
8	Turn-on	465↑	3.3	10 s	位点1	血浆、尿液、细胞	[26]
9d	Turn-on	480↑	0.09	—	疏水位点	(BSA)血浆、凝胶	[27]
10a	Turn-on	508↑	6.24	<30 s	—	HSA溶液	[28]
10b	Turn-on	517↑	25.22	—	—	HSA溶液	[28]
11	Turn-on	535↑	0.57	<1 min	位点1	健康人、患者血清样本	[29]
12	Turn-on	584↑	0.000199	—	位点1	血浆	[30]
13	Turn-on	585↑	0.0015	<1 min	位点1	血浆、尿液	[31]
14	Turn-on	590↑	0.3	—	脂肪酸位点1	血浆、尿液	[32]
15	Turn-on	475↑	0.067	—	中部狭长空腔	人工尿液、凝胶	[33]
16	Turn-on	525↑	—	—	疏水相互作用	BSA溶液	[34]
17	Turn-on	443↑	1.68	6 s	疏水位点	血浆	[35]
18	Turn-on	517↑	6.11	—	中部狭长空腔	血浆	[36]
19	Turn-on	480↑	0.122	—	位点1	血浆	[37]
20	Turn-on、比率法	733↓; 655↑	1.26	—	位点1	血浆、尿液、细胞	[38]
21	Turn-on、比率法	763↓; 688↑	3.17	—	位点1	(BSA)血浆	[39]
22	Turn-on、比率法	500↓; 490↑	0.4	—	非药物位点	血浆、尿液	[40]
23	Turn-on、比率法	400↓; 454↑	0.27	2 h	疏水位点	血浆、尿液、唾液	[41]
24	Turn-on、比率法	476↓; 461↑	0.48	—	位点1、位点2	(BSA)溶液、细胞内	[42]
25	Turn-on、比率法	700↓; 480↑	0.2	—	Cys34硫醇基团	血浆	[44]
26	Turn-on	674↑	9.24	—	位点2	血浆、细胞	[45]
27	Turn-on	610↑	0.18	<5 min	位点1	HSA溶液	[46]
28	Turn-on	480↑	9300	—	位点1	血浆	[47]
29	比率法	490↓; 380↑	1.64	1 min	—	血浆	[48]
30	Turn-on、比率法	585↓; 596↑	0.43	数秒	非药物位点	血浆、体液、人工尿液	[49]
31	比率法	577↓; 540↑	0.02	—	位点1	血浆、尿液、细胞	[50]
32	Turn-on、比率法	585↓; 540↑	0.21	<15 min	位点1、位点2	血浆、细胞内	[52]
33	Turn-on、比率法	600↓; 662↑	6.51	—	反应位点	血浆、细胞内	[53]
34	比率法	416↓; 564↑	2.5	<20 min	反应位点	血浆、培养上清液、细胞内	[54]