Page 60 - 《精细化工》2022年第9期

·1778· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

光探针 LP-βGal（图 13a）。β-Gal 催化 LP-βGal 生成 催化后，通过光致变色机理实现其部花菁（NpM）
酚氧负离子，诱导电子重排生成甲酯释放的能量激 和螺吡喃（NpS）结构互变，产生菁染料荧光信号
活苯并吡喃腈，发射近红外荧光。与野生型 Heck293 的闪烁。同时，探针 NpG 能够与人血清白蛋白
细胞（Heck293-wt）相比，lacZ 转染 Heck293 细胞 （HSA）杂化成 NpG@HSA 纳米粒子，提高了探针
中的 LP-βGal 产生了明显的化学发光效应，能够实 水溶性，防止荧光 ACQ 现象的产生，有利于探针在
现对 β-Gal 表达水平的检测。 生物环境中的应用。此外，通过随机重建光学显微
2020 年，CHAI 等 [60] 设计、合成了一例 β-Gal 术（STORM），NpG@HSA 能够对衰老 WI-38 细胞
响应型荧光探针 NpG（图 13b）。探针 NpG 响应 β-Gal 内 β-Gal 表达水平进行检测。

图 13 探针 LP-βGal（a） [59] 和探针 NpG（b） [60] 分子结构及其响应 β-Gal 的传感机理
Fig. 13 Molecular structures and β-Gal sensing mechanisms of LP-βGal (a) [59] and NpG (b) [60]

6 结束语与展望 AIE 和 PET 型 β-Gal 荧光探针的分子结构、应用特
点及使用局限，如 ICT 型 β-Gal 荧光探针波长虽可
活体中酶活性分析已成为疾病诊断的常见策 被调节到近红外区，然而其荧光强度常受质子和背
略。β-Gal 是细胞衰老和卵巢癌等生理、病理过程重 景荧光等参数干扰，产生假阳性信号；FRET 型 β-Gal
要的生物标志物，在过去的数十年里，用于 β-Gal 荧光探针比例荧光强度虽能够不受背景荧光和仪器
活性检测荧光探针的研究取得了重大进展。已报道 参数等影响，对 β-Gal 活性进行准确检测，然而其
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的 β-Gal 荧光探针检测限已达到 1×10 U/mL，不但 波长较短，难以对深层组织进行成像；AIE 型 β-Gal
可以检测 SHIN3、SKOV3、OVK18、OVCAR3、 荧光探针虽然能够避免因为染料聚集产生荧光猝灭
OVCAR4、OVCAR5 和 OVCAR8 等卵巢癌细胞或衰 导致的信号失真，然而四苯乙烯等 AIE 荧光团波长
老细胞内 β-Gal 的活性，而且通过同时检测细胞微 较短，难以对 β-Gal 进行长波长检测；而设计 PET
环境 pH，能够对衰老和卵巢癌相关 β-Gal 进行准确 型 β-Gal 荧光探针虽需要筛选能级匹配的电子给体
区分、检测；同时，能够对不同种属 β-Gal 进行特 和荧光电子受体（或荧光电子给体和电子受体），然
异性识别，提高了人源性 β-Gal 活性检测的可靠性。 而探针 PET 荧光信号传导通路与荧光团自身 ICT 荧
因此，研究通过不同荧光信号传导机理构建的 β-Gal 光传导通路共同构建的二维检测体系，能够避免探
荧光探针可为生物医学诊断和化学生物学研究提供 针检测 β-Gal 时 pH 的影响。综上可知，结合 ICT、
坚实的理论基础。 FRET、AIE 和 PET 等多信号传导机理共同构建的
本综述总结了近年来基于不同荧光信号传导机 β-Gal 荧光探针，有望突破使用单一信号传导机理造
理构建的 β-Gal 探针，并分析、比较了 ICT、FRET、 成的检测局限。在此基础上，开发同时具有低检测