章 緒論 001

節(jié)　熒光和磷光的發(fā)展概述 002

第二節(jié)　熒光和磷光產(chǎn)生的機(jī)理 004

一、非輻射躍遷 005

二、輻射躍遷 007

三、常見的描述熒光性質(zhì)的物理量 008

四、影響熒光和磷光的主要因素 008

參考文獻(xiàn) 010



第二章 熒光染料概述 011

節(jié)　常見的熒光染料 012

一、香豆素類衍生物 012

二、熒光素類衍生物 014

三、羅丹明類衍生物 014

四、二酰亞胺類衍生物 016

五、花菁類染料 016

六、卟啉類染料 017

七、氟硼類染料 017

第二節(jié)　近紅外熒光染料分子設(shè)計(jì)規(guī)則 018

一、D--A母核的必要性 019

二、D--A結(jié)構(gòu)中的HOMO-LUMO能級(jí)差的調(diào)控 023

三、D--A骨架的剛性化 025

四、D--A結(jié)構(gòu)的空間保護(hù) 025

第三節(jié)　熒光染料技術(shù)展望 027

參考文獻(xiàn) 028



第三章 細(xì)胞器染色熒光染料 033

節(jié)　概述 035

第二節(jié)　細(xì)胞膜染色熒光染料 036

一、細(xì)胞膜的生物醫(yī)學(xué)功能 036

二、細(xì)胞膜染色熒光染料及其應(yīng)用 037

第三節(jié)　線粒體染色熒光染料 039

一、線粒體的生物醫(yī)學(xué)功能 039

二、線粒體染色熒光染料及其應(yīng)用 040

第四節(jié)　溶酶體染色熒光染料 043

一、溶酶體的生物醫(yī)學(xué)功能 044

二、溶酶體染色熒光染料及其應(yīng)用 044

第五節(jié)　高爾基體染色熒光染料 047

一、高爾基體的生物醫(yī)學(xué)功能 048

二、高爾基體染色熒光染料及其應(yīng)用 048

第六節(jié)　內(nèi)質(zhì)網(wǎng)染色熒光染料 051

一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的生物醫(yī)學(xué)功能 052

二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)染色熒光染料及其應(yīng)用 052

第七節(jié)　細(xì)胞核染色熒光染料 056

一、細(xì)胞核的生物醫(yī)學(xué)功能 056

二、細(xì)胞核染色熒光染料及其應(yīng)用 057

參考文獻(xiàn) 058



第四章 細(xì)胞環(huán)境敏感熒光染料 063

節(jié)　極性敏感熒光染料 064

一、基于萘酰亞胺基團(tuán)的極性敏感熒光染料 064

二、基于香豆素基團(tuán)的極性敏感熒光染料 065

三、基于尼羅紅類的極性敏感熒光染料 067

四、基于萘類的極性敏感熒光染料 068

第二節(jié)　溫度敏感熒光染料 069

一、基于有機(jī)小分子的溫度敏感熒光染料 069

二、基于聚合物大分子的溫度敏感熒光染料 071

三、基于納米材料的溫度敏感熒光染料 072

第三節(jié)　黏度敏感熒光染料 074

一、基于BODIPY的黏度敏感熒光染料 075

二、基于DCVJ的黏度敏感熒光染料 077

三、基于花菁類的黏度敏感熒光染料 078

第四節(jié)　pH敏感熒光染料 080

一、基于氨基可逆質(zhì)子化的pH敏感熒光染料 080

二、基于N-雜環(huán)質(zhì)子化的pH敏感熒光染料 082

三、基于酚類的pH敏感熒光染料 083

四、基于羅丹明開環(huán)的pH敏感熒光染料 084

第五節(jié)　環(huán)境敏感熒光染料在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的展望 087

參考文獻(xiàn) 087



第五章 細(xì)胞內(nèi)離子成像用熒光識(shí)別染料 093

節(jié)　堿金屬離子及堿土金屬離子熒光識(shí)別染料 094

一、鈣離子熒光識(shí)別染料 094

二、鎂離子熒光識(shí)別染料 095

三、鈉離子熒光識(shí)別染料 098

四、鉀離子熒光識(shí)別染料 100

第二節(jié)　生物體內(nèi)主要過渡金屬離子熒光識(shí)別染料 101

一、鋅離子熒光識(shí)別染料 102

二、鐵離子及亞鐵離子熒光識(shí)別染料 104

三、銅離子熒光識(shí)別染料 106

第三節(jié)　陰離子熒光識(shí)別染料 108

一、鹵素離子熒光識(shí)別染料 109

二、（焦）磷酸根離子熒光識(shí)別染料 111

第四節(jié)　有害重金屬離子熒光識(shí)別染料 113

一、汞離子熒光識(shí)別染料 113

二、鎘離子熒光識(shí)別染料 115

三、鉛離子熒光識(shí)別染料 115

四、鈀離子熒光識(shí)別染料 116

參考文獻(xiàn) 118



第六章 生物活性小分子熒光識(shí)別染料 125

節(jié)　活性氧物種熒光識(shí)別染料 126

一、單線態(tài)氧熒光識(shí)別染料 127

二、過氧化氫熒光識(shí)別染料 129

三、超氧陰離子熒光識(shí)別染料 132

四、羥基自由基熒光識(shí)別染料 134

五、次氯酸熒光識(shí)別染料 137

六、過氧亞硝酸鹽熒光識(shí)別染料 139

第二節(jié)　生物硫醇類化合物熒光識(shí)別染料 140

一、半胱氨酸和高半胱氨酸熒光識(shí)別染料 141

二、谷胱甘肽熒光識(shí)別染料 146

第三節(jié)　生物氣體熒光識(shí)別染料 151

一、一氧化氮熒光識(shí)別染料 152

二、硫化氫熒光識(shí)別染料 157

三、一氧化碳熒光識(shí)別染料 162

參考文獻(xiàn) 164



第七章 生物酶熒光識(shí)別染料 173

節(jié)　概述 174

第二節(jié)　氧化還原酶熒光識(shí)別染料 175

一、環(huán)氧化酶熒光識(shí)別染料 175

二、酪氨酸酶熒光識(shí)別染料 179

三、硝基還原酶熒光識(shí)別染料 183

四、單胺氧化酶熒光識(shí)別染料 187

五、過氧化物酶熒光識(shí)別染料 192

第三節(jié)　轉(zhuǎn)移酶熒光識(shí)別染料 195

一、谷氨酰轉(zhuǎn)移酶熒光識(shí)別染料 195

二、硫酸基轉(zhuǎn)移酶熒光識(shí)別染料 198

三、甲基轉(zhuǎn)移酶熒光識(shí)別染料 199

第四節(jié)　水解酶熒光識(shí)別染料 202

一、蛋白水解酶熒光識(shí)別染料 202

二、羧酸酯水解酶熒光識(shí)別染料 207

三、磷酸酯酶熒光識(shí)別染料 209

四、糖苷水解酶熒光識(shí)別染料 211

參考文獻(xiàn) 213



第八章 核酸熒光識(shí)別染料 219

節(jié)　核酸的基本特征 220

第二節(jié)　染色基本原理及類別 220

一、靜電作用 221

二、溝槽結(jié)合模式作用 221

三、嵌入式作用 222

第三節(jié)　DNA熒光染料 222

一、堿性DNA染料 222

二、陽離子型染料 223

三、其他類型染料 229

第四節(jié)　RNA熒光染料 230

第五節(jié)　G四聯(lián)體熒光染料 233

一、DNA G四聯(lián)體熒光染料 233

二、RNA G四聯(lián)體熒光染料 240

第六節(jié)　基于核酸染色的多功能熒光探針 242

一、細(xì)胞核超分辨探針 242

二、細(xì)胞核微環(huán)境探針 247

參考文獻(xiàn) 249



第九章 蛋白的熒光識(shí)別和標(biāo)記技術(shù) 253

節(jié)　蛋白特異性標(biāo)記技術(shù)概述 254

第二節(jié)　小分子配體標(biāo)記 255

一、標(biāo)記細(xì)胞骨架的熒光探針 255

二、磺酰脲類標(biāo)記鉀離子ATP通道蛋白探針 257

第三節(jié)　多肽標(biāo)簽標(biāo)記 258

一、雙砷染料-四半胱氨酸多肽設(shè)計(jì)以及類似工作 259

二、隨機(jī)篩選特異性結(jié)合染料的多肽標(biāo)簽 262

第四節(jié)　自修飾酶標(biāo)簽標(biāo)記 263

一、SNAP Tag 263

二、Halo Tag 267

第五節(jié)　核酸適配體標(biāo)記 269

第六節(jié)　總結(jié)與展望 270

參考文獻(xiàn) 271



第十章 熱激活延遲熒光染料 273

節(jié)　熱激活延遲熒光染料的結(jié)構(gòu)與光譜性質(zhì) 274

一、熱激活延遲熒光的概念及發(fā)光過程機(jī)理 274

二、延遲熒光染料的基本物理參數(shù) 276

三、延遲熒光染料分子結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原則 278

第二節(jié)　生物熒光成像用熱激活延遲熒光染料 284

一、可直接應(yīng)用于生物體系的熒光素類TADF分子 286

二、不能直接應(yīng)用于生物體系的TADF分子 288

三、可直接應(yīng)用于生物體系的其他類TADF分子 291

第三節(jié)　診療一體化用熱激活延遲熒光染料 293

第四節(jié)　熱激活延遲熒光染料生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的展望 295

參考文獻(xiàn) 296



第十一章 超分辨成像熒光染料 301

節(jié)　概述 302

第二節(jié)　超分辨成像技術(shù) 303

第三節(jié)　超分辨成像熒光染料 304

一、STED超分辨成像熒光染料 306

二、SMLM超分辨成像熒光染料 313

第四節(jié)　總結(jié)和展望 321

參考文獻(xiàn) 322



第十二章 熒光分子前藥 325

節(jié)　概述 326

第二節(jié)　還原性硫醇激活前藥體系 327

第三節(jié)　過氧化氫激活前藥體系 330

第四節(jié)　酶激活前藥體系 332

第五節(jié)　酸性pH激活前藥體系 335

第六節(jié)　光激活前藥體系 337

參考文獻(xiàn) 339



第十三章 光觸發(fā)治療用光敏染料 343

節(jié)　概述 344

第二節(jié)　光動(dòng)力治療用光敏染料 344

一、Ⅱ型機(jī)理光敏劑 346

二、Ⅰ型機(jī)理光敏劑 365

三、臨床光敏藥物 369

第三節(jié)　光熱治療用光敏染料 371

一、卟啉類 372

二、七甲川菁類 375

三、酞菁類 378

四、吡咯并吡咯二酮類 380

五、克酮酸類 382

六、BODIPY類 385

參考文獻(xiàn) 387



索引 395