醉染图书荧光染料及其生物医学应用9787122400383

章绪论001

节荧光和磷光的发展概述002

第二节荧光和磷光产生的机理004

一、非辐跃迁005

二、辐跃迁007

三、常见的描述荧光质的物理量008

四、影响荧光和磷光的主要因素008

参考文献010



第二章荧光染料概述011

节常见的荧光染料012

一、香豆素类衍生物012

二、荧光素类衍生物014

三、罗丹明类衍生物014

四、二酰亚胺类衍生物016

五、花菁类染料016

六、卟啉类染料017

七、氟硼类染料017

第二节近红外荧光染料分子设计规则018

一、D-π-A母核的必要019

二、D-π-A结构中的HOMO-LUMO能级差的调控0

三、D-π-A骨架的刚化025

四、D-π-A结构的空间保护025

第三节荧光染料技术展望027

参考文献028



第三章细胞器染色荧光染料033

节概述035

第二节细胞膜染色荧光染料036

一、细胞膜的生物医学功能036

二、细胞膜染色荧光染料及其应用037

第三节线粒体染色荧光染料039

一、线粒体的生物医学功能039

二、线粒体染色荧光染料及其应用040

第四节溶酶体染色荧光染料043

一、溶酶体的生物医学功能044

二、溶酶体染色荧光染料及其应用044

第五节高尔基体染色荧光染料047

一、高尔基体的生物医学功能048

二、高尔基体染色荧光染料及其应用048

第六节内质网染色荧光染料051

一、内质网的生物医学功能052

二、内质网染色荧光染料及其应用052

第七节细胞核染色荧光染料056

一、细胞核的生物医学功能056

二、细胞核染色荧光染料及其应用057

参考文献058



第四章细胞环境荧光染料063

节极敏荧光染料064

一、基于萘酰亚胺基团的极敏荧光染料064

二、基于香豆素基团的极敏荧光染料065

三、基于尼罗红类的极敏荧光染料067

四、基于萘类的极敏荧光染料068

第二节温度荧光染料069

一、基于有机小分子的温度荧光染料069

二、基于聚合物大分子的温度荧光染料071

三、基于纳米材料的温度荧光染料072

第三节黏度荧光染料074

一、基于BODIPY的黏度荧光染料075

二、基于DCVJ的黏度荧光染料077

三、基于花菁类的黏度荧光染料078

第四节pH荧光染料080

一、基于氨基可逆质子化的pH荧光染料080

二、基于N-杂环质子化的pH荧光染料082

三、基于酚类的pH荧光染料083

四、基于罗丹明开环的pH荧光染料084

第五节环境荧光染料在生物医学应用中的展望087

参考文献087



第五章细胞内离子成像用荧光识别染料093

节碱金属离子及碱土金属离子荧光识别染料094

一、钙离子荧光识别染料094

二、镁离子荧光识别染料095

三、钠离子荧光识别染料098

四、钾离子荧光识别染料100

第二节生物体内主要过渡金属离子荧光识别染料101

一、锌离子荧光识别染料102

二、铁离子及亚铁离子荧光识别染料104

三、铜离子荧光识别染料106

第三节阴离子荧光识别染料108

一、卤素离子荧光识别染料109

二、（焦）磷酸根离子荧光识别染料111

第四节有害重金属离子荧光识别染料113

一、汞离子荧光识别染料113

二、镉离子荧光识别染料115

三、铅离子荧光识别染料115

四、钯离子荧光识别染料116

参考文献118



第六章生物活小分子荧光识别染料125

节活氧物种荧光识别染料126

一、单线态氧荧光识别染料127

二、过氧化氢荧光识别染料129

三、超氧阴离子荧光识别染料132

四、羟基自由基荧光识别染料134

五、次氯酸荧光识别染料137

六、过氧亚硝酸盐荧光识别染料139

第二节生物硫醇类化合物荧光识别染料140

一、半胱氨酸和高半胱氨酸荧光识别染料141

二、谷胱甘肽荧光识别染料146

第三节生物气体荧光识别染料151

一、一氧化氮荧光识别染料152

二、硫化氢荧光识别染料157

三、一氧化碳荧光识别染料162

参考文献164



第七章生物酶荧光识别染料173

节概述174

第二节氧化还原酶荧光识别染料175

一、环氧化酶荧光识别染料175

二、酪氨酸酶荧光识别染料179

三、硝基还原酶荧光识别染料183

四、单胺氧化酶荧光识别染料187

五、过氧化物酶荧光识别染料192

第三节转移酶荧光识别染料195

一、谷氨酰转移酶荧光识别染料195

二、硫酸基转移酶荧光识别染料198

三、甲基转移酶荧光识别染料199

第四节水解酶荧光识别染料202

一、蛋白水解酶荧光识别染料202

二、羧酸酯水解酶荧光识别染料207

三、磷酸酯酶荧光识别染料209

四、糖苷水解酶荧光识别染料211

参考文献213



第八章核酸荧光识别染料219

节核酸的基本特征220

第二节染色基本原理及类别220

一、静电作用221

二、沟槽结合模式作用221

三、嵌入式作用222

第三节DNA荧光染料222

一、碱DNA染料222

二、阳离子型染料2

三、类型染料229

第四节RNA荧光染料0

第五节G四联体荧光染料

一、DNAG四联体荧光染料

二、RNAG四联体荧光染料240

第六节基于核酸染色的多功能荧光探针242

一、细胞核超分辨探针242

二、细胞核微环境探针247

参考文献249



第九章蛋白的荧光识别和标记技术253

节蛋白特异标记技术概述254

第二节小分子配体标记255

一、标记细胞骨架的荧光探针255

二、磺酰脲类标记钾离子ATP通道蛋白探针257

第三节多肽标签标记258

一、双砷染料-四半胱氨酸多肽设计以及类似工作259

二、随机筛选特异结合染料的多肽标签262

第四节自修饰酶标签标记263

一、SNAPTag263

二、HaloTag267

第五节核酸适配体标记269

第六节总结与展望270

参考文献271



第十章热激活延迟荧光染料273

节热激活延迟荧光染料的结构与光谱质274

一、热激活延迟荧光的概念及发光过程机理274

二、延迟荧光染料的基本物理参数276

三、延迟荧光染料分子结构和设计原则278

第二节生物荧光成像用热激活延迟荧光染料284

一、可直接应用于生物体系的荧光素类TADF分子286

二、不能直接应用于生物体系的TADF分子288

三、可直接应用于生物体系的类TADF分子291

第三节诊疗一体化用热激活延迟荧光染料293

第四节热激活延迟荧光染料生物医学应用的展望295

参考文献296



十章超辨成像荧光染料301

节概述302

第二节超分辨成像技术303

第三节超分辨成像荧光染料304

一、STED超分辨成像荧光染料306

二、SMLM超分辨成像荧光染料313

第四节总结和展望321

参考文献322



第十二章荧光分子前药325

节概述326

第二节还原硫醇激前药系327

第三节过氧化氢激前药系330

第四节酶激前药系332

第五节酸pH激前药系335

第六节光激前药系337

参考文献339



第十三章光触发治疗用光敏染料343

节概述344

第二节光动力治疗用光敏染料344

一、Ⅱ型机理光敏剂346

二、Ⅰ型机理光敏剂365

三、临床光敏药物369

第三节光热治疗用光敏染料371

一、卟啉类372

二、七甲川菁类375

三、酞菁类378

四、吡咯并吡咯二酮类380

五、克酮酸类382

六、BODIPY类385

参考文献387



索引395

彭孝军，院士。精细化工专家。大连理工大学化工学院院长，精细化工重点实验室主任。兼任中国化工学会日用化学品专业委员会主任、中国石油和化工业合会高端化学品专业委员会专家委员会主任。1962年生。1982年于大连工学院化工系，1986年在大连工学院精细化工专业获得硕士，1990年在大连理工大学精细化工专业获得博士。1990～1992年为南开大学有机化学专业博士后。随后回到大连理工大学任教。2001～2002年间在瑞典斯德哥尔摩大学有机化学系和美国西北大学化学系作访问学者。2007年获得杰出青年科学、同年入选“”特聘教授，2008年被评为全国化工科技工作者，2016年获全国科技工作者称号，2020 年获全国创新争先奖。作为完成人，获2013年自然科学二等奖和2006年技术发明二等奖。多年入选全球“高被引科学家”。2017年当选院士。主要从事精细化工和有机智能光学材料的研究，包括有机光学信息材料、EUV和彩色光刻胶、生物荧光探针、医学诊疗试剂。其中研发了用于纳思达股份有限公司的喷墨打印染料墨水，该公司年产通用墨盒已达6500万套，出口率在80%以上，形成了国际认可的自主技术体系；所研发的血液细胞荧光试剂，创制了深圳迈瑞生物医疗股份有限公司全自动五分类血细胞分析系统，血细胞分析系统已成为我国少数具有自主知识产权的大型高端临床基础设备，出口九十多个。彭孝军为我国在该领域从被垄断发展到国际强国做出了重要贡献。

樊江莉，大连理工大学教授，博士生导师。杰出青年、青年获得者，入选第三批“万人计划”领军人才、“青年长江学者”名单。科研工作围绕染料结构与能关系研究，提出了型光诱导分子内转移机理；创制了肿瘤标志物、核酸等系列荧光识别染料；发展出系列荧光染料产品，在血液细胞分群等领域得到了产业化应用。发表SCI收录200余篇，授权国内外发明专利70项。担任Chinese Chemical Letters、Engineering、《应用化学》等学术期刊青年编委，2021年起任Dyes and Pigments、Scientific Reports编委。参与自然科学委化工学科中长期及“十四五”战略研究报撰写。科研成果曾获自然科学二等奖（3/5）1项、技术发明二等奖2项、省部级技术发明奖3项。2020年荣获中国青年科技奖、中国石油和化工业合会科技工作者称号。

通过染料激发态释能过程的有效调控即可实现不同特殊功能或应用能，在材料、信息、生物医学等诸多领域的应用前景广泛。其中，荧光染料已成为生物医学研究的重要工具，应用于活细胞及体内分子荧光成像和疾病诊断，如DNA分析、癌症诊断、免疫分析等。
本书是多项和省部级科技奖励、国内外专利和成果转化等成果的结晶。如获得自然科学二等奖的“荧光染料识别与响应调控的理论与应用基础研究”、获得技术发明二等奖的“血液细胞荧光成像染料的创制及应用”、 获得中国石油和化工业合会技术发明一等奖的“生物荧光成像染料及应用”等。