综述:硫化氢检测的最新进展与未来展望:荧光法作为一种多功能生物物理方法

【字体: 时间:2025年06月16日 来源:Nitric Oxide 3.2

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  (编辑推荐)本综述系统总结了H2 S荧光探针的设计策略(如还原机制、亲核加成反应)与创新应用(比率型/双光子探针),强调其在活体实时监测、细胞成像及疾病研究(如心血管疾病、神经退行性疾病)中的价值,同时指出选择性、生物相容性等挑战,为H2 S生物学研究提供重要方法论参考。

  

Abstract
硫化氢(H2
S)作为关键气体信号分子,参与血管舒张、神经传递和抗炎反应等生理过程。荧光探针凭借高灵敏度、特异性和实时监测能力,成为研究H2
S生物学的核心工具。最新开发的比率型探针通过双波长校准减少环境干扰,而双光子探针利用长波激发实现深层组织成像。多功能探针可同步检测H2
S与活性氧等分子,为复杂生物系统研究提供新视角。

Introduction
内源性H2
S由胱硫醚β-合成酶(CBS)、胱硫醚γ-裂解酶(CSE)等酶催化生成,其浓度动态变化与疾病密切相关。传统检测方法如气相色谱存在侵入性缺陷,而基于亲核加成或硫键断裂机制的荧光探针,通过特异性化学反应实现活细胞成像。例如,将探针的叠氮基团还原为氨基可产生显著荧光增强,该反应对H2
S具有高度选择性。

Fluorophore selection
近红外(NIR)荧光团因组织穿透性强成为首选,如花菁类染料。探针设计需平衡斯托克斯位移与量子产率,同时避免生物自发荧光干扰。最新研究将聚集诱导发光(AIE)材料应用于探针开发,显著提升信噪比。

Advancements in detection
比率型探针通过发射峰比值量化H2
S浓度,有效校正探针分布不均的影响。靶向线粒体的TP-Mito系列探针揭示了H2
S在能量代谢中的调控作用。此外,结合质谱技术的杂交探针实现了从定性到定量的跨越。

Challenges and future directions
当前探针仍面临硫醇类化合物交叉反应的干扰问题。通过引入计算辅助设计(如分子对接模拟)可优化探针特异性。下一代探针或将整合CRISPR-Cas9系统实现基因表达与H2
S水平的关联分析。

Conclusion
荧光探针技术已推动H2
S从毒性分子到治疗靶点的认知转变。随着超分辨成像技术的融合,未来有望在阿尔茨海默病淀粉样蛋白沉积与H2
S缺失的关联研究中取得突破。

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