2023响应型荧光探针检测神经递质的研究进展.docx

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1、2023响应型荧光探针检测神经递质的研究进展摘要神经递质是一类在神经系统中起重要作用的化学物质，其异常表达与多种神经系统疾病相关。荧光探针因高选择、高灵敏和可视化特性在众多神经递质检测方法中具有突出优势。该文主要综述了2019年以来响应型荧光探针在神经递质检测方面的新进展，介绍了6类神经递质，包括胆碱类、生物胺类、氨基酸类、神经肽类、瞟岭类以及气体信号分子。在分析各类神经递质结构和反应特点的基础上，介绍了相应探针的设计思路和反应机理。这些研究为神经递质的精确检测提供了重要的方法和理论支持，有望在神经系统疾病的早期诊断和治疗中发挥关键作用。最后展望了响应型荧光探针未来的发展趋势。神经递质是一类重

2、要的化学信使分子，可将信息传递到其他神经元、组织或器官，使机体完成特定的生物学反应。精密的神经递质释放和受体结合过程涵盖学习、记忆、情绪调节、行为控制等多方面的功能，其调节异常与多种神经系统疾病和精神类疾病密切相关，包括缺氧缺血性脑病、运动障碍、癫痫及抑郁等。测定神经递质的浓度变化和空间分布是探索人类神经系统的重要途径，同时也可以为预防、诊断和治疗神经疾病提供关键依据。多种检测方法被应用于神经递质的研究和分析，包括高效液相色谱（HPLC）、毛细管电泳（CE）、电化学（EC）、质谱（MS）、紫外可见光谱（UV）、荧光光谱（FL）等技术。由于人体环境存在大量的内源性成分干扰，且神经递质常处于不断更

3、新变化和代谢的动态平衡状态，越来越多的研究人员正努力开发能够实现神经递质高时空分辨率的检测方法。荧光探针检测技术因高度的选择性、灵敏度和可视化优势得到了诸多关注，与分子医学的结合也使其在神经递质的生理功能和病理机制研究中发挥着重要作用。目前已有研究多种神经递质检测技术的相关综述，同时也有单一神经递质类型特性及其相应检测方法的介绍，但鲜有针对荧光探针检测神经递质的综合性介绍。本文全面综述了响应型荧光探针检测各类神经递质的研究进展，根据常见神经递质的化学结构和功能将其分为6类，即胆碱类、生物胺类、氨基酸类、神经肽类、瞟岭类以及气体，重点探讨了多种神经递质的荧光检测方法，并通过对不同神经递质的综合分

4、析，更深入地理解神经系统的调控机制，探讨当前荧光探针技术在神经递质检测领域存在的挑战和未来发展方向，以期为相关神经疾病的诊断和治疗提供新的视角和策略。1神经递质主要分析方法神经递质结构功能复杂，开发针对性的检测方法一直是神经科学的重大课题，科学家们已经尝试了许多不同的方法来测定体内外的神经递质，相关分析技术也在不断发展。HPLC、CE和EC等技术均可用于生物样品中神经递质的检测。如表1所示，HPLC较为常见，且可与ECxMS、UV以及FL等不同检测器结合使用，实现多种神经递质的测量。Lendor等使用固相微萃取-高效液相色谱-串联质谱（SPME-HPLC-MS/MS）实现了神经递质的原位定量连

5、续检测。Zhang等和NoV北。VW等采用高效液相色谱-荧光（HPLC-FL）联用方法测定神经递质，检出限（LOD）可低至nmol/L级别。毛细管电泳也是检测神经递质的经典方法，毛细管电泳/电喷雾质谱（CE/ESI-MS）技术、毛细管电泳激光诱导荧光检测方法（CE-LIF）、场放大样本注射-毛细管电泳-电喷雾质谱（FaSI-CE-ESI-MS）方法均能成功分离多种神经递质。止匕外，电化学传感可通过采用纳米材料、微电机、晶体管并结合表面增强拉曼（SERS）等多种策略来增强其在神经递质检测中的稳健性、选择性和灵敏度。Ma等2022年开发的微电极可实现100nmolL-25molL多巴胺（DA）的检

6、测，LOD为50nmolLo表1生物样品中神经递质的传统检测方法MethodTargetRSD济LODRef.HPLC-EC天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（CIU）等g5ng23HPLC-Ms/MSDA4去甲ffUSjJf(NE),-清索HT)等1.8-140.540Iwmg【245HT.Clu.氨基丁酸(；ABA)等4.28.35.403ngml.：25OlWt(ACh),NE,-HT等0.58190.005mg/mL26SPME-HPLC-MS/MSDA,NE.5-HT等.Glu.RUrtS(GIy),GABA1.84.70.020.15noll.：27Glu,5-HT9.3-112531.2

7、5IwmL28Glu.GB0.905.40.0005mgml.；29HPLC-FLGin.GABA.D,5-HT1.9-2.90.398*1.258nnull.30GABA等飒靖版类1.6-4.92.I-12nnolLIIIDA.5-HT.小NE等-0.I8-O.7nnmll.J2CEGlu.GABA-IO-100moll,13CE/ESI-MS额将酸及其对映体-0.33moll.14CE-LlFGlu.GABA等0.80-4.5(i-2)x0,nmoll.J5FASl-CE-ESI-MSGlu.DA.5-HT等5.0olI.16ECDA0.4050nmol/L22JEC-SEKSGlu-1)

8、等生物体系内活性硫组分的代谢、成像以及信号传导方面进行了大量研究，其反应机制主要包括H2S的亲核加成、H2S对二硝基苯醛或其它离去基团的硫解、H2S介导的叠氮化物或硝基还原为胺、H2S置换铜沉淀。Li等详细介绍了亲核加成、还原、铜离子沉淀等多种检测H2S的方法。Zhao等和Quan等合成的基于BODIPY的荧光探针可实现H2S的快速响应。Chen等和Wang等将基于香豆素-半菁和花菁骨架的线粒体靶向荧光探针用于H2S检测。探针22通过将响应基团2-曝吩甲酰氯与菁染料荧光团相结合，利用H2S的亲核反应和相应单元的水解对H2S进行检测。3总结与展望本综述主要介绍了响应型荧光探针在神经递质检测领域的

9、应用与研究进展。神经递质作为神经系统重要的信号传递分子，在神经科学和医学研究中具有重要作用。通过设计合理的荧光探针，可以实现对神经递质的高灵敏度、高选择性、高特异性检测，为研究神经递质的分布、释放、信号通路等提供强有力的工具。已有研究中针对不同类型的神经递质，包括胆碱类、生物胺类、氨基酸类、神经肽类以及气体，均有相应的荧光探针被开发，这些探针在体内外实验中展现出优异性能，有助于更深入地理解神经递质的功能和调控机制。然而，部分神经递质(如氨基酸)的结构和作用位点存在相似之处，需要实现更高水平的选择性和特异性；另一方面，疾病的发生往往涉及多种神经递质含量变化的复杂网络调节，开发出能够同时动态监测多种神经递质的探针，将在临床医学上具有重要意义。这促使新一代的探针向更加灵敏、特异、快速以及多功能的方向发展，并可能需要借助人工智能和机器学习帮助筛选有意义的信息，为神经递质研究提供更优秀的解法，发挥荧光探针在分子医学中的重要作用。本文引用来源:付信悦,张良伟,刘姝的等.响应型荧光探针检测神经递质的研究进展J.分析测试学报,2024,43(01).