图2 探针1~4的化学结构式

2。2 有机线粒体过氧化氢(H2O2)小分子荧光探针

H2O2是生物体内主要的活性氧之一，在生物学功能和许多病理生理学过程中发挥着重要作用。线粒体产生活性氧会形成H2O2和过氧亚硝酸盐等超氧化物和过氧化物，体内适量水平的H2O2有益于生物正常的生理过程，然而体内过量的H2O2则会导致细胞氧化性损伤、糖尿病、心血管疾病、神经系统性疾病、癌症等疾病。因此，适时准确地对细胞内线粒体内H2O2含量的动态监测对于某些疾病的预防、诊断具有十分重要的意义。2008年Dickinson等[17] 首次报道了一种新型的利用双官能团选择性检测活细胞线粒体内H2O2的单光子荧光探针5(图3)。该探针利用H2O2对硼酸酯的选择性氧化作用和三苯基季磷盐阳离子对线粒体的靶向作用成功实现了对线粒体内H2O2的专一性检测。共焦荧光成像和流式细胞术实验表明，该探针可以成像各种哺乳类动物细胞系内的线粒体过H2O2含量的变化以及帕金森病氧化应激模型引起的H2O2浓度增加效应。2012年Masanta等[18]也利用H2O2对硼酸酯的选择性氧化作用和三苯基季磷盐阳离子对线粒体的靶向作用报道了一个对线粒体内H2O2专一性识别的荧光探针6(图3)，但该探针为双光子比率荧光探针。当探针与H2O2作用后，该探针的发射光颜色由蓝色变为黄色，具有选择性好、双光子吸收截面大、毒性低、不受pH值干扰等特点，实现了活细胞和活组织(成像深度达100~180 μm)中线粒体内H2O2的双光子荧光比率成像。文献综述

图3 探针5和6的化学结构式以及与H2O2的作用机理

2。3 有机线粒体超氧阴离子(O2-·)小分子荧光探针

O2-·是生物体内的重要自由基之一，不仅可对生物体内的生物分子造成一定程度的损伤，而且O2-·还可转化成毒性更大的其它活性氧，如·OH、1O2、H2O2 等。研究表明，O2-·与很多疾病，如肿瘤、心血管疾病、炎症和机体衰老等相关。因此，设计、合成能够实时、动态、定量检测O2-·的荧光探针具有非常重要的科学意义。2013年Li等[19] 设计合成了一个新型的能够成像线粒体内O2-·的双光子荧光探针7(图4)。该探针由芴(双光子荧光团)、线粒体靶向作用的三苯基季磷盐阳离子和O2-·响应的苯并噻唑啉基团组成，其荧光强度与O2-·的浓度变化成正比，对线粒体内O2-·具有较高的选择性和灵敏度，而且不受其它活性氧、活性氮以及相关生物分析物的影响。此外，该探针对pH值的变化不敏感，具有较高的光稳定性、细胞加载方便、容易染色细胞和小动物以及良好的生物兼容性等特性。更为重要的是，该探针实现了活细胞线粒体内O2-·含量变化的双光子荧光成像。

图4 探针7的化学结构式以及与O2-·的反应机理

2。4 有机线粒体金属离子小分子荧光探针来;自]优Y尔E论L文W网www.youerw.com +QQ752018766-

生物体内存在着各种各样的金属离子，它们对生命过程起着至关重要的作用，如Ca2+，Mg2+，Zn2+和Pb2+等对于细胞的生长生存、功能调节、电子传递以及体内生物活性酶的催化等均扮演着重要的角色。另外，人体细胞中金属离子含量过高或过低都将导致人体生理功能发生紊乱，从而引发各种疾病，甚至致癌性和致畸性。因此，实时定点监测金属离子在生命科学、环境科学和医学研究领域有着极为重要的研究意义。2011年Shindo等[20]基于罗丹明开发了一个能够检测线粒体内Mg2+浓度变化的单光子荧光探针8(图5)。在生理条件下，该探针的荧光性质伴随线粒体内Mg2+浓度的变化而变化，且能够检测线粒体膜Mg2+的运输变化，实现了线粒体内Mg2+的荧光成像。2011年Masanta等[21]结合Zn2+螯合基团和三苯基季磷盐阳离子合成了测定线粒体内Zn2+含量的双光子探针9(图5)。该探针与Zn2+作用后，双光子荧光强度增强7倍，双光子活性吸收截面达75 GM，其选择性好、灵敏度高、不受pH值干扰，实现了大鼠海马切片100~200 μm深处线粒体内Zn2+的双光子荧光成像。2012年等[22]设计合成了一个与探针14结构相似的测定线粒体内Zn2+含量的双光子探针10(图5)。该探针与Zn2+作用后，双光子荧光强度增强70倍，双光子活性吸收截面达155 GM，双光子活性吸收截面大、选择性好、灵敏度高、对pH值不敏感，同样实现了大鼠海马切片100~200 μm深处线粒体内Zn2+的双光子荧光成像。