荧光探针设计原理.docx

荧光化学传感器是成立在光谱化学和化学波导与量测技术根基
上的将剖析对象的化学信息以荧光信号表达的传感装置。其主要组成零件有三个(图1．1)：1．辨别联合基团(R)，能选择性地与被剖析物联合，并使传感器所处的化学环境发生改变。这种联经过共价键相连结:另一类是目标离子催化了一个化
学反应〔图〕。
图化学计量法的两种种类
一般而言，化学计量型荧光探针分子都拥有专一性和不可逆性。
只管这类探针已有不少报道,但由于设计较为困难和反应不够敏捷等
缺陷而进展较为迟缓。
图氨基酸荧光分子探针
Kim和Hong等[25]设计的辨别半胱氨酸及高半胱氨酸的荧光分子
探针3，属于第一种种类。他们利用半胱氨酸及高半胱氨酸与醛生
成五元噻唑环或六元噻嗪环的特异反应以及反应前后化合物
3和4荧
光性质的显着差别实现了对半胱氨酸及高半胱氨酸的高选择性检测。
化合物5[26]是较早应用化学反应原理实现检测客体的荧光探
针，属于第二种种类。化合物5的乙***溶液中参加***离子后荧光显着增强(34倍)并红移，进一步用质谱检测发现生成了脱硫产物6。
图鉴于***脱硫原理的***离子荧光探针

当前，荧光分子探针的响应机理主要有以下几种：光致电子转移
PET,photo-inducedelectrontransfer〕、分子内电荷转移〔ICT,
intramolecularchargetransfer〕、荧光共振能量转移〔FRET,
fluorescenceresonanceenergytransfer〕等。
光诱导电子转移原理〔PET〕
光致电子转移是指电子给体或电子受体受光激发后，激发态的电
子给体与电子受体之间发生电子转移的过程。典型的光致电子转移荧
光探针体系是由拥有电子赐予能力的辨别基团R经过连结基团S和荧
光基团相连组成的功能分子。
一般情况下，荧光分子探针的辨别基团是电子给体，荧光基团是
电子受体，并且往常情况下多采用含有氨基的基团作为辨别基团。具
PET工作过程如下：在辨别基团与待测物种联合以前，当荧光基团受激发，拥有给电子能力的辨别基团能够使其处于最高占有轨道的电
子转入激发态荧光团因电子激发而空出的电子轨道，使被光激发的电
子无法直接跃迁到原基态轨道发射荧光，致使荧光基团的荧光猝灭。
而辨别基团与待测物种联合之后，由于降低了辨别基团的给电子能
力，光致电子转移过程被减弱或许不再发生，荧光基团的荧光发射得
到恢复〔如图〕。
图荧光分子光致电子转移的“开〞“光〞过程示意图。
由于与待测物种联合前后的荧光强度差别很大，体现显然的
“关〞、“开〞状态，因此这类荧光分子探针又被称为荧光分子开关。
PET荧光分子探针的作用体制可由前线轨道理论[2]来进一步说明〔见
图〕。从图能够看出，辨别基团处于自由态时，其HOMO轨道上的电子
能够向荧光基团的HOMO轨道上转移