響應型熒光探針檢測神經遞質的研究進展

付信悅，張良偉*，劉姝菂，李金花，陳令新

（1．中國科學院煙臺海岸帶研究所，中國科學院海岸帶環(huán)境過程與生態(tài)修復重點實驗室，山東省海岸帶環(huán)境工程技術研究中心，山東 煙臺 264003；2．煙臺大學 化學化工學院，山東 煙臺 264005；3．中國科學院大學，北京 100049）

神經遞質是一類重要的化學信使分子，可將信息傳遞到其他神經元、組織或器官，使機體完成特定的生物學反應［1］。精密的神經遞質釋放和受體結合過程涵蓋學習、記憶、情緒調節(jié)、行為控制等多方面的功能，其調節(jié)異常與多種神經系統(tǒng)疾病和精神類疾病密切相關，包括缺氧缺血性腦病、運動障礙、癲癇及抑郁等［2］。測定神經遞質的濃度變化和空間分布是探索人類神經系統(tǒng)的重要途徑，同時也可以為預防、診斷和治療神經疾病提供關鍵依據(jù)。多種檢測方法被應用于神經遞質的研究和分析，包括高效液相色譜（HPLC）、毛細管電泳（CE）、電化學（EC）、質譜（MS）、紫外可見光譜（UV）、熒光光譜（FL）等技術。由于人體環(huán)境存在大量的內源性成分干擾，且神經遞質常處于不斷更新變化和代謝的動態(tài)平衡狀態(tài)［3］，越來越多的研究人員正努力開發(fā)能夠實現(xiàn)神經遞質高時空分辨率的檢測方法。熒光探針檢測技術因高度的選擇性、靈敏度和可視化優(yōu)勢得到了諸多關注，與分子醫(yī)學的結合也使其在神經遞質的生理功能和病理機制研究中發(fā)揮著重要作用。目前已有研究多種神經遞質檢測技術的相關綜述［4-5］，同時也有單一神經遞質類型特性及其相應檢測方法的介紹［6-7］，但鮮有針對熒光探針檢測神經遞質的綜合性介紹。本文全面綜述了響應型熒光探針檢測各類神經遞質的研究進展，根據(jù)常見神經遞質的化學結構和功能將其分為6 類，即膽堿類、生物胺類、氨基酸類、神經肽類、嘌呤類以及氣體，重點探討了多種神經遞質的熒光檢測方法，并通過對不同神經遞質的綜合分析，更深入地理解神經系統(tǒng)的調控機制，探討當前熒光探針技術在神經遞質檢測領域存在的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展方向，以期為相關神經疾病的診斷和治療提供新的視角和策略。

1 神經遞質主要分析方法

神經遞質結構功能復雜，開發(fā)針對性的檢測方法一直是神經科學的重大課題，科學家們已經嘗試了許多不同的方法來測定體內外的神經遞質，相關分析技術也在不斷發(fā)展。

HPLC、CE 和EC 等技術均可用于生物樣品中神經遞質的檢測［8］。如表1 所示，HPLC 較為常見［9］，且可與EC、MS、UV以及FL等不同檢測器結合使用，實現(xiàn)多種神經遞質的測量。Lendor等［10］使用固相微萃取-高效液相色譜-串聯(lián)質譜（SPME-HPLC-MS/MS）實現(xiàn)了神經遞質的原位定量連續(xù)檢測。Zhang等［11］和Nováková 等［12］采用高效液相色譜-熒光（HPLC-FL）聯(lián)用方法測定神經遞質，檢出限（LOD）可低至nmol/L 級別。毛細管電泳也是檢測神經遞質的經典方法［13］，毛細管電泳/電噴霧質譜（CE/ESI-MS）技術［14］、毛細管電泳激光誘導熒光檢測方法（CE-LIF）［15］、場放大樣本注射-毛細管電泳-電噴霧質譜（FASI-CE-ESI-MS）方法［16］均能成功分離多種神經遞質。此外，電化學傳感可通過采用納米材料、微電機、晶體管并結合表面增強拉曼（SERS）等多種策略來增強其在神經遞質檢測中的穩(wěn)健性、選擇性和靈敏度［17-21］。Ma等［22］2022年開發(fā)的微電極可實現(xiàn)100 nmol/L~25 μmol/L 多巴胺（DA）的檢測，LOD 為50 nmol/L。

表1 生物樣品中神經遞質的傳統(tǒng)檢測方法Table 1 Traditional methods for the detection of neurotransmitters in biological samples

雖然以上方法表現(xiàn)出對多種神經遞質的良好檢測性能（表1），但是由于神經遞質在生物體系中處于動態(tài)變化狀態(tài)，加之樣品前處理過程較為復雜、繁瑣，檢測時往往易形成假陽性結果，因此，準確測定生物樣品中的神經遞質仍然存在諸多挑戰(zhàn)。熒光探針具有原位、快速、可視化、非破壞性實時監(jiān)測的優(yōu)點，能夠在復雜且快速變化的生物體系中實現(xiàn)物質的高時空分辨率檢測，精確反映物質的真實動態(tài)信息，有望成為精準監(jiān)測神經遞質的有效工具，解釋其在神經系統(tǒng)中的精細調控機制。

2 響應型熒光探針在神經遞質檢測中的應用

響應型熒光探針通過引入特異性識別基團，可在特定條件下對目標分析物產生可觀測的光學信號變化，現(xiàn)已被廣泛應用于生化檢測、醫(yī)學診斷和環(huán)境監(jiān)測等領域［32-35］。響應型熒光探針可以在生物體的局部理化環(huán)境中進行特異性響應，從而實現(xiàn)特定的用途，如靶向給藥、疾病診斷治療等，在分子醫(yī)學領域也有較好的應用前景［32，36-40］。因此利用響應型熒光探針監(jiān)測神經遞質的動態(tài)變化，有助于更深入地理解神經系統(tǒng)的功能和調控機制，推動神經科學和相關領域的研究取得更大進展。本部分將對不同類型神經遞質的反應型分子熒光探針進行重點介紹，同時對基于不同材料（例如熒光蛋白、量子點、納米材料等）的其它熒光探針進行簡單概括。

2.1 膽堿類

膽堿是帶正電荷的四價堿基，是生物膜的組成成分和乙酰膽堿（ACh）的前體。ACh（圖1A）作為重要的神經遞質參與自主神經傳導［41］，乙酰膽堿酯酶（AChE）起著將ACh 水解成膽堿的關鍵作用，且特異性高，只分解以ACh 為核心的有限范圍的底物，因而AChE 的活性測量成為膽堿類神經遞質水平測量的間接策略［42］。AChE 的結構中有兩個活性位點：季銨基所在的陰離子位點和作為水解催化位點的酯基位點（圖1B）。

圖1 ACh的結構（A）及AChE的結構和活性位點殘基（B）［42］Fig.1 The structure of ACh（A） and the structure and active site residues of AChE（B）［42］

Sidhu 等［42］采用“乙酰膽堿模擬物”方法，設計合成了熒光探針1 來檢測AChE（圖2A），并通過引入季銨基作為酶的假底物更好地結合AChE 的活性中心。適當?shù)木嚯x可使探針更好地模擬ACh 結構，同時能夠在與酶相互作用中保持一定柔性，適應酶活性位點的微小結構變化，提高探針選擇性和效能。探針1 的設計考慮了季銨基和酯基之間的距離，并將其保持在2~3 個碳單元范圍。實驗結果表明，AChE 可催化水解熒光探針1 成為1a，實現(xiàn)分子內電荷轉移（ICT）使熒光發(fā)射增強，LOD 為0.1 U/mL。Zhao 等［43］利用光誘導電子轉移（PET）建立了一種新型近紅外熒光探針2（圖2B），該探針本身熒光微弱，添加AChE 后熒光發(fā)生變化。在設計AChE 熒光探針時，常選擇氟硼吡咯（BODIPY）［44］、雙氰異佛酮和花菁類染料［45］作為熒光團。Wei等［46］在雙氰異佛酮結構與具有激發(fā)態(tài)分子內質子轉移（ESIPT）效應的苯并噻唑熒光團偶聯(lián)的基礎上，選擇N，N-二甲基甲酰基作為AChE的識別單元，構建了雙傳感機制的熒光探針3（圖2C）。在無AChE 的情況下，酚羥基被N，N-二甲基甲酰基保護，ESIPT 和ICT 過程受到抑制，熒光信號猝滅；與AChE 反應脫保護后，酚羥基的供電子加強了ICT 效應，并與苯并噻唑的ESIPT效應協(xié)同作用，產生明顯的熒光信號，表現(xiàn)出較高的靈敏度和良好的選擇性，可實現(xiàn)生物體中內源性AChE的原位成像。

圖2 AChE熒光探針結構及響應機制圖［42-43，46］Fig.2 The structures and response mechanism of AChE fluorescent probes［42-43，46］

碳量子點（CDs）、貴金屬納米顆粒、金屬有機骨架材料（MOF）等也被應用于ACh 的檢測［47］。其檢測機理為：ACh經AChE 催化反應分解為膽堿和乙酸，產物膽堿經膽堿氧化酶（ChOx）催化分解為H2O2，而CDs 和金納米顆粒（AuNCs）等材料的熒光可被H2O2猝滅［48］。Li 等［49］構建了BSA-AuNCs 修飾的雙酶ACh 生物傳感器：牛血清白蛋白（BSA）可使Au3+還原為發(fā)光的AuNCs，而H2O2可使AuNCs 的熒光猝滅。該傳感器的檢測范圍為0.1~20 nmol/L，LOD 為5 pmol/L，相對標準偏差（RSD）為1.1%~2.1%。Martín等［50］通過共價鍵將含有ChOx 的AuNCs 與黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）連接，利用AuNCs 與FAD 之間的熒光共振能量轉移（FRET）和氧氣（O2）對AuNCs熒光猝滅的協(xié)同作用，成功對ACh進行了檢測，線性范圍為1~10 μmol/L，RSD為4.0%。另一方面，Wang等［51］通過合成Er-MOF作為電子給體，并以硫黃素T（ThT）作為受體，利用FRET 及ThT 與Er-MOF 之間的氫鍵和靜電相互作用，構建了雙發(fā)射比例熒光傳感器，線性范圍為0~10 nmol/L，LOD 為0.492 nmol/L。此外，貴金屬納米顆粒的表面等離子體增強能量轉移也可以誘導熒光猝滅［52］，Mukhametshina 等［53］基于該機理，通過猝滅Tb（Ⅲ）中心發(fā)光實現(xiàn)了神經肌肉連接處釋放的內源性ACh的定性檢測。

2.2 生物胺類

生物胺類神經遞質，也稱為單胺類神經遞質（MNTs），是含有氨基（R-NH2）的帶電小分子，主要包括兒茶酚胺（CAs）、5-羥色胺（5-HT，血清素）和組胺（HA）；CAs 主要指去甲腎上腺素（NE）、腎上腺素和多巴胺（DA）［54］。MNTs 及其代謝產物在人體的神經、心血管和內分泌等組織系統(tǒng)中起著廣泛的調節(jié)作用，對情緒、情感、應激行為和睡眠覺醒等生理活動具有重要影響。MNTs含量的變化與人類多種疾病密切相關，是診斷阿爾茨海默癥、唐氏綜合征、抑郁癥和帕金森等疾病的重要依據(jù)［55］。

由于CAs結構的相似性，在利用熒光進行腎上腺素和NE的檢測時，往往不做區(qū)分，同時測定二者的含量［56-57］。而目前NE熒光探針的構建有以下3種設計策略：

第一，基于氨基與醛基的縮合反應（圖3A）［58］。Hettie 等［59］發(fā)展了一種含有醛基識別基團的開啟型香豆素衍生物熒光探針4，其與氨基反應形成亞胺離子，可使熒光增加5.3倍。

第二，基于鄰苯二酚基團與苯硼酸的酯化反應（圖3B）［60］。Zhang 等［61］基于喹諾酮類熒光團構建了高親和力的NE熒光探針5，其結構中含有硼酸識別基團，可與NE特異性結合，不受腎上腺素干擾。

第三，基于羥乙胺結構的環(huán)化反應（圖3C）。NE 的羥乙胺部分可以通過碳酸酯或其它雙鍵反應成環(huán)。Yue等［62］利用該反應機理開發(fā)了特異性探針6，Zhou等［54］利用含有磺酸基的花菁基團構建水溶性的紅色熒光探針7，實現(xiàn)了氟西汀（一種典型的抗抑郁藥）誘導體內NE 升高的原位成像。并根據(jù)同一機理構建了近紅外熒光探針8［63］。此外，他們利用NE 的羥乙胺結構與吡喃鹽的特異加成反應構建特異性熒光探針9［64］，實現(xiàn)了比例熒光響應。Yan等［65］通過在熒光團中引入相鄰的醛基和酯基雙位點，設計了探針10，其原理是醛基能夠迅速與氨基反應，隨后與β-羥基進行親核反應形成五元環(huán)；在酯基的另一個鄰位引入甲氧基，可增加空間位阻，實現(xiàn)對NE的快速和特異性熒光檢測。

基于DA 的結構特點，Zhao等［66］利用硼缺電子的特性將其與DA 的兩個羥基基團結合，設計合成了比例熒光探針11，隨著DA 的加入，11a 逐漸生成（圖4A），體系在484 nm 處的熒光強度降低，388 nm處的熒光強度增加。該探針對多種潛在干擾物均無熒光響應，選擇性強，檢測范圍為10~600 nmol/L，LOD為14.6 nmol/L。

圖4 DA熒光探針構建策略及相應探針結構［66-67］Fig.4 Construction strategy of DA fluorescent probes and structures of corresponding probes［66-67］

除羥基外，DA 的氨基作為反應位點也被用于熒光探針構建。Deng 等［67］制備了綠色熒光蛋白熒光探針12，其內酯結構可增強熒光發(fā)射，而DA 的氨基可以打開內酯生成12a（圖4B），破壞共軛結構使熒光強度降低。

以CDs及其摻雜的納米結構為基礎的熒光探針在DA的實時檢測中表現(xiàn)出高選擇性、高靈敏度和快速響應的特性［68］。Baruah 等［69］構建了CDs 進行DA 傳感，LOD 為33 μmol/L。Tian 等［70］制備了硼/氮共摻雜的CDs，LOD 為7.88 μmol/L。Tiwari 等［71］采用CDs 和氮摻雜碳點作為熒光探針檢測人血清中的DA，LOD 為5.54 μmol/L，檢測濃度范圍為3.3~500 μmol/L。Si 等［72］還構建了基于FRET 的稀土摻雜上轉換納米顆粒（UCNPs）-AgNPs 納米探針用于DA 檢測，發(fā)現(xiàn)UCNPs 發(fā)射強度與DA 濃度之間存在良好線性關系。Chaiendoo 等［73］基于堿性介質中DA 可氧化產生聚多巴胺（PDA）的原理，構建了一種PDA 包被的CDs 探針用于DA 檢測，其獨特的傳感機制使之具有較強的選擇性，檢測范圍為1.0~10.0 μmol/L，LOD為0.22 μmol/L。

5-HT由色氨酸產生，主要分布于動物的胃腸道、血小板和中樞神經系統(tǒng)中。其相應的血清素能神經元幾乎遍布于大腦和脊髓的每一個結構，能利用至少16 種不同的受體亞型進行信號作用［74］。目前，已有文獻報道了不同受體亞型5-HT1［75-77］、5-HT2［78］、5-HT3［79］和5-HT5［80］、5-HT6［81］的熒光探針。Wang等［82］基于Mn 摻雜的ZnS 量子點印跡聚合物 （QDs@SiO2@MIPs）構建了用于5-HT 檢測的熒光探針，當5-HT 與探針結合時，QDs@SiO2@MIPs 的氨基與5-HT 的羥基形成配合物導致熒光猝滅。該材料具有較高的選擇性，印跡因子為5.96，檢測范圍為50~500 ng/mL，LOD 為0.69 ng/mL，適用于人血清中5-HT的檢測。

HA 作為一類重要的MNTs，廣泛參與免疫、消化和神經信號的調控［83］，但其分子調控機制尚不清楚。Oshikawa 等［84］設計了基于花菁染料的Co（Ⅱ）復合物，實現(xiàn)了基于HA 誘導的熒光信號開啟檢測，可用于肥大細胞中HA 的測定。Wang 等［85］基于離子液體（IL）修飾的量子點和分子印跡技術合成了QDs@IL@MIP，用于HA熒光傳感檢測，線性范圍為 0.449~2.249 mmol/L，LOD為0.11 mmol/L。

2.3 氨基酸類

雖然氨基酸神經遞質在化學上屬于生物胺的范疇，但其仍被歸為單獨的一類。Dalangin 等［86］總結了所有常規(guī)氨基酸以及一些最主要的非常規(guī)氨基酸在神經系統(tǒng)中的作用，其中包括20種常規(guī)氨基酸以及β-丙氨酸和γ-氨基丁酸，有重要的參考價值。

目前為止，興奮性氨基酸中最常見的是谷氨酸（Glu），已被確定為中樞神經系統(tǒng)（CNS）的主要興奮性神經遞質。Pilicer等［87］構建的探針13（圖5）可以識別包括Glu在內的19種手性化合物。Zhao等［88］利用吡哆醛-5′-磷酸（PLP）和手性1，2-二氨基環(huán)己烷，構建了基于BODIPY 熒光團的D-Glu探針14，探針的PLP 部分可以從環(huán)己烷的氨基上離去并與D-Glu結合，此過程中存在顯著熒光變化，檢測范圍為0~0.5 mmol/L。

圖5 氨基酸響應型熒光探針的結構［87-88，92-93］Fig.5 The structures of responsive fluorescent probes for amino acid［87-88，92-93］

γ-氨基丁酸（GABA）能夠誘導突觸前后神經元的信號轉導變化，參與多種代謝活動。用于GABA檢測的熒光探針相對較少，Masharina 等［89］合成了一種半合成融合蛋白GABA-Snifit，其在500~700 nm 范圍內顯示出與GABA 濃度相關的熒光發(fā)射光譜，可以實現(xiàn)微摩爾到毫摩爾濃度的GABA 檢測。Marvin等［90］利用環(huán)狀排列的熒光蛋白，發(fā)展了一種新的GABA 熒光報告基因（iGABASnFR）變體，并在培養(yǎng)的神經元和小鼠腦切片中觀察到線粒體對GABA的攝取和釋放。

氨基酸的氨基具有高反應性，而香豆素、羅丹明和BODIPY 等熒光團憑借穩(wěn)定的熒光特性被廣泛用于氨基酸檢測熒光探針的構建［91］。探針15（圖5）在香豆素結構上修飾了可與氨基反應的醛基，可實現(xiàn)對谷氨酸、天冬氨酸等氨基酸的熒光檢測［92］。熒光胺（16）是一種用于伯胺檢測的商業(yè)化熒光探針，在生化分析中有著重要的應用價值。Motoyoshiya 等［93］在熒光胺的基礎上構建了探針17，該探針在與甘氨酸、苯丙氨酸和丙氨酸的反應性以及加合物的熒光強度方面優(yōu)于熒光胺。

目前，關于氨基酸響應型熒光探針的研究相對較少，該類探針可用于氨基酸在細胞內含量變化的監(jiān)測、探索其間的相互作用機制以及相關疾病的發(fā)生機理。由于氨基酸結構相似且功能復雜，需要深入理解不同氨基酸特性及其在不同生物環(huán)境中的行為，以更好地開發(fā)出適用于特定需求、高特異性、高靈敏度的熒光探針。

2.4 神經肽類

神經肽由通過肽鍵連接在一起的兩個或兩個以上的氨基酸組成，在中樞神經系統(tǒng)中廣泛存在且作用復雜［5］。盡管許多開創(chuàng)性研究為神經肽傳遞的功能作用提供了重要見解，但很多基本問題在很大程度上仍未得到探索，包括神經肽在神經元網絡中釋放的時間和地點，在健康和疾病中釋放的時空動態(tài)，以及神經肽具體的調節(jié)機制。Qian 等［94］總結了已報道的可視化神經肽傳遞的光學工具，包括熒光蛋白標記的神經肽、基于細胞的神經遞質熒光工程報告基因（CNiFER）、受體激活測定（Tango）、基于G 蛋白偶聯(lián)受體（GRAB）活化熒光探針等，并概述了其設計原理、特性、優(yōu)勢和潛在局限性。這些工具可以提供亞秒級分辨率的神經肽傳遞光學成像，并具有在體內應用的潛力。

2.5 嘌呤類

嘌呤類神經遞質主要作為神經調節(jié)劑起作用，包括腺苷和三磷酸腺苷（ATP）。ATP 作為嘌呤類神經遞質中最受關注的一種，由腺嘌呤、核糖和3 個磷酸基團組成，是細胞中的主要能量來源，是活細胞中的通用能量貨幣，也是參與三磷酸循環(huán)、離子通道和神經傳遞、細胞分裂、DNA 合成等多種生物過程的信號介質。此外，ATP的異常與缺血、低血糖帕金森病和心血管疾病等密切相關［95］。

基于ATP 的特殊形式，即具有3 個帶負電荷的磷酸基團、芳香族腺苷、核糖和多羥基，熒光探針可以通過帶負電荷的ATP 磷酸鹽和帶正電荷的識別基團之間的靜電相互作用、電負性原子與核糖之間的共價鍵、大共軛結構與腺嘌呤之間的π-π 相互作用對ATP進行檢測。近些年發(fā)表了許多關于ATP熒光檢測的綜述：Wu等［95］根據(jù)熒光分子的不同結構，將用于ATP檢測的熒光探針分為：基于金屬離子配合物、締合物、聚噻吩、生物分子以及多位點相互作用的熒光探針5類，同時概括了各類探針的優(yōu)勢。Huang 等［96］對細胞器靶向熒光ATP 探針在活細胞和體內的研究進展進行了綜述。他們根據(jù)探針的細胞器靶向能力將其分為不同類別，這些探針通過引入親脂性陽離子、弱堿性基團和疏水部分，在靶向線粒體、溶酶體和細胞膜等細胞器方面取得了顯著進展。其中，探針與ATP 之間的相互作用涉及靜電相互作用、氫鍵相互作用、π-π堆積相互作用、開環(huán)反應以及它們的組合。另一方面，Jun等［97］介紹了基于不同識別策略進行分類的ATP熒光探針，包括與三磷酸部分的靜電相互作用、與核堿基的π-π 堆積相互作用，以及與糖附近的二醇結合等，為該領域的研究提供了詳細且有益的參考。

Tamima 等［98］構建的含有二吡啶配體的苯并香豆素染料的鋅（Ⅱ）復合物熒光探針18 可以可逆地與ATP 快速結合，特異性好。Sun 等［99］基于ATP 氫鍵和羅丹明基團之間的π-π 相互作用開發(fā)的一種雙光子熒光探針19（圖6），可以通過與羅丹明衍生物的反應引起熒光變化實現(xiàn)對ATP 的檢測，檢測范圍為2~5 mmol/L，LOD為0.01 mmol/L。

圖6 ATP結構、用于開發(fā)ATP探針的3種不同的相互作用及相應的探針［98-99］Fig.6 ATP structure，three different interactions used to develop ATP probes and corresponding probes［98-99］

2.6 氣 體

一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）和硫化氫（H2S）是3 種重要的氣態(tài)神經遞質，通過不同機制發(fā)揮相似的生物效應，如這3 種氣體均具備血管擴張作用，有助于促進血管生成和血管重塑，同時也具備抗炎以及消炎作用［100］，熒光探針在探究這些神經遞質的復雜作用方面表現(xiàn)出一定的潛力。

目前關于NO 熒光探針的設計途徑主要包括利用過渡金屬配合物的置換反應［101］、芳香基團仲胺亞硝化反應［102］、Hantzschester 芳構化反應［103］、形成Se-NO 鍵［104］、芳香伯胺還原［105］以及形成重氮環(huán)［106］。Wang 等［107］合成了一種基于BODIPY 的熒光探針20（圖7），可以定位在溶酶體中檢測NO。Han 等［108］構建了比例熒光探針21對NO進行檢測，纖維化肝臟的高粘性環(huán)境限制了分子內旋轉，增強了熒光信號，使得熒光發(fā)生紅色到橙色的轉變。

圖7 氣體神經遞質熒光探針結構［107-108，113］Fig.7 The structures of fluorescent probes for gas neurotransmitters［107-108，113］

CO 熒光探針大多基于金屬配合物［109-111］，Liu 等［112］對利用金屬配合物檢測CO 的熒光探針的相關研究進展進行了綜述，主要介紹了兩種不同的方法：一是金屬配合物既用作CO熒光響應的受體，也用作信號單元；二是在CO存在下，金屬配合物催化弱熒光發(fā)射的有機前體進行氫化羧化、羰基化和疊氮羰基化從而得到強熒光衍生物。

針對H2S 熒光探針的報道較多，本研究小組在H2S、SO2、多硫化氫（H2Sn，n>1）等生物體系內活性硫組分的代謝、成像以及信號傳導方面進行了大量研究［113-118］，其反應機制主要包括H2S 的親核加成、H2S 對二硝基苯醚或其它離去基團的硫解、H2S 介導的疊氮化物或硝基還原為胺、H2S 置換銅沉淀［119-122］。Li 等［123］詳細介紹了親核加成、還原、銅離子沉淀等多種檢測H2S 的方法。Zhao 等［124］和Quan等［125］合成的基于BODIPY的熒光探針可實現(xiàn)H2S的快速響應。Chen等［126］和Wang等［127］將基于香豆素-半菁和花菁骨架的線粒體靶向熒光探針用于H2S 檢測。探針22 通過將響應基團2-噻吩甲酰氯與菁染料熒光團相結合，利用H2S的親核反應和相應單元的水解對H2S進行檢測［113］。

3 總結與展望

本綜述主要介紹了響應型熒光探針在神經遞質檢測領域的應用與研究進展。神經遞質作為神經系統(tǒng)重要的信號傳遞分子，在神經科學和醫(yī)學研究中具有重要作用。通過設計合理的熒光探針，可以實現(xiàn)對神經遞質的高靈敏度、高選擇性、高特異性檢測，為研究神經遞質的分布、釋放、信號通路等提供強有力的工具。已有研究中針對不同類型的神經遞質，包括膽堿類、生物胺類、氨基酸類、神經肽類以及氣體，均有相應的熒光探針被開發(fā)，這些探針在體內外實驗中展現(xiàn)出優(yōu)異性能，有助于更深入地理解神經遞質的功能和調控機制。

然而，部分神經遞質（如氨基酸）的結構和作用位點存在相似之處，需要實現(xiàn)更高水平的選擇性和特異性；另一方面，疾病的發(fā)生往往涉及多種神經遞質含量變化的復雜網絡調節(jié)，開發(fā)出能夠同時動態(tài)監(jiān)測多種神經遞質的探針，將在臨床醫(yī)學上具有重要意義。這促使新一代的探針向更加靈敏、特異、快速以及多功能的方向發(fā)展，并可能需要借助人工智能和機器學習幫助篩選有意義的信息，為神經遞質研究提供更優(yōu)秀的解法，發(fā)揮熒光探針在分子醫(yī)學中的重要作用。