Page 59 - 《精细化工》2022年第9期

第 9 期 李 苗，等: 荧光传导机理构建 β-半乳糖苷酶探针的研究进展 ·1777·

检测 β-Gal 的 PET 荧光探针 TG-βGal（图 12a）。响 针荧光。而细胞内广泛存在的酯酶能够水解 AM-
应 β-Gal 催化后，TG-βGal 反应生成氧杂蒽骨架 6 TG 的乙酰羟甲基酯，生成具有亲水性羧基的化合
位氧负离子取代的 2-甲基-4-甲氧基东京绿（2-Me-4- 物 3，更易被细胞保留。与探针 TG-βGal 相比，
OMe TokyoGreen）。与 TG-βGal 相比，2-Me-4-OMe 探针 AM-TG-βGal 不仅能对 HEK293 细胞内的
TokyoGreen 氧杂蒽基团电荷密度提高，2-甲基-4-甲 β-Gal 活性进行检测，更能在细胞水洗后，保持荧
氧基取代苯（电子给体）对激发态氧杂蒽的 PET 过 光信号强度的持续、稳定输出，具有一定的临床
程被抑制，荧光得以释放。探针 TG-βGal 对 β-Gal 应用价值。
的高灵敏响应性以及其良好的膜通透性等特点确保 4.2 检测 β-Gal 萘酰亚胺 PET 荧光探针
了探针可以被成功应用于细胞内 β-Gal 的活性检测， 为了获得更高的空间分辨率和更深的组织穿透
能够对 lacZ 基因转染 GP293 细胞表达 β-Gal 的水平 性，LOZANO-TORRES 等 [13] 以萘二甲酰亚胺作为荧
进行表征。 光团，设计、合成了一例检测衰老细胞 β-Gal 水平
TG-βGal 响应 β-Gal 催化后，生成的疏水性产 的 PET 双光子探针 AHGa（图 12c）。AHGa 通过 L-
物易扩散到细胞膜上被洗掉，从而降低了检测准确 组氨酸甲酯连接乙酰化 β-D-半乳糖（PET 电子给体）
度。因此，KAMIYA 等 [58] 在随后的研究中，以探针 和萘酰亚胺荧光团构成，并在被光激发后产生 PET
TG-βGal 为基础，延长了 2-甲基-4-烷氧基取代苯 过程，荧光猝灭。探针 AHGa 被 SA-β-Gal 催化反应
（PET 电子给体）烷氧基的碳链长度，并在碳链末 生成 AH 后，PET 过程被抑制产生强烈的荧光发射。
端修饰羧基引入乙酰羟甲基酯，另合成了一例 β-Gal AHGa 作为双光子荧光探针能够避免组织深度的干
响应型 PET 探针 AM-TG-βGal（图 12b）。AM-TG- 扰，对帕博西尼（Palbociclib）诱导产生的衰老
βGal 响应细胞内 β-Gal 催化生成 AM-TG，提高了 SK-MEL103 人黑色素瘤细胞中 β-Gal 表达水平进行
氧杂蒽电荷密度，进而抑制了 PET 过程并释放探 高灵敏检测。

图 12 探针 TG-βGal（a） [57] ，探针 AM-TG-βGal（b） [58] 和探针 AHGa（c） [13] 分子结构及其响应 β-Gal 的传感机理
Fig. 12 Molecular structures and β-Gal sensing mechanisms of probes TG-βGal (a) [57] , AM-TG-βGal (b) [58] and AHGa (c) [13]

PET 荧光探针在被 β-Gal 催化后，其电子转移 的设计复杂性。
过程被抑制，荧光得以释放。不同于 ICT 荧光探针，
PET 荧光探针经合理设计检测 β-Gal 时，其荧光信 5 基于其他发光机理构建的 β-Gal 荧光探针
号强度可以不受 pH 影响。同时，萘酰亚胺 PET 荧
化学反应引起电子交换并释放能量，进而激活
光探针能够被双光子激光激发，实现 β-Gal 的深层 发色团荧光的过程被称为化学引发电子交换发光
组织成像。然而，实现 β-Gal 催化探针 PET 过程的 （CIEEL）。GREEN 等 [59] 首先在苯环上金刚烷-二氧
on-off，须筛选电子能级匹配的探针电子给体和荧光 环丁烷取代基的间位引入 β-D-半乳糖，并在邻位引
电子受体（或电子受体和荧光电子给体），存在一定 入苯并吡喃腈荧光团，合成 β-Gal 响应型近红外荧