基于能量转移的光响应型生物探针在分子医学方面的应用

黄文文; 张玉; 李琪; 方兴如; 刘洪林

doi:10.12452/j.fxcsxb.23083004

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于能量转移的光响应型生物探针在分子医学方面的应用

综述 | 更新时间：2024-01-17

- 基于能量转移的光响应型生物探针在分子医学方面的应用
- Application of Energy Transfer-based Optical Responsive Bioprobes in Molecular Medicine
- 分析测试学报 2024年43卷第1期页码：83-94
- 作者机构：
  
  合肥工业大学食品与生物工程学院，安徽合肥 230601
- 作者简介：
  
  刘洪林，博士，教授，研究方向：食品质量与安全分析，E-mail：liuhonglin@hfut.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(22274034;21922403);中央高校基本科研业务费专项资金(JZ2022HGPB0307)
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.23083004
  中图分类号： O657.3;G353.11
- 纸质出版日期：2024-01-15，
  
  收稿日期：2023-08-30，
  
  修回日期：2023-10-24，
- 稿件说明：
扫描看全文
黄文文,张玉,李琪等.基于能量转移的光响应型生物探针在分子医学方面的应用[J].分析测试学报,2024,43(01):83-94.

HUANG Wen-wen,ZHANG Yu,LI Qi,et al.Application of Energy Transfer-based Optical Responsive Bioprobes in Molecular Medicine[J].Journal of Instrumental Analysis,2024,43(01):83-94.
黄文文,张玉,李琪等.基于能量转移的光响应型生物探针在分子医学方面的应用[J].分析测试学报,2024,43(01):83-94. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.23083004.

HUANG Wen-wen,ZHANG Yu,LI Qi,et al.Application of Energy Transfer-based Optical Responsive Bioprobes in Molecular Medicine[J].Journal of Instrumental Analysis,2024,43(01):83-94. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.23083004.

摘要

在各种生物传感和成像探针中，光响应型探针由于具有高特异性和高灵敏度等优点而被广泛应用。其中，基于能量转移的光学生物传感和生物成像技术具有较优异的高信噪比，可以实现更灵敏、更广泛和更精准的传感与测量。该文基于Förster共振能量转移（FRET）、纳米金属表面能转移（NSET）和等离子体共振能量转移（PRET）3种能量转移过程，介绍了光学生物传感和生物成像技术在疾病研究与治疗领域中的应用范例，可为基于能量转移的光学生物探针的开发和实际应用提供参考。此外，探讨了现有检测方法存在的问题，展望了基于能量转移的光学生物传感器和生物成像技术的前景与未来发展趋势。

Abstract

Among various biosensing and imaging probes，optical responsive probes are widely used due to their advantages of high specificity and high sensitivity. Energy transfer-based optical biosensing and bioimaging techniques have superior high signal-to-noise ratios，which enable more sensitive，broader，and more precise sensing. This paper introduced the applications of optical biosensing and bioimaging technologies in the field of disease research and therapy based on three energy transfer modes，such as，Förster resonance energy transfer（FRET），nanometal surface energy transfer（NSET） and plasmon resonance energy transfer（PRET）. The aim is to provide a reference for the practical application of energy transfer-based optical bioprobes. The prospects and future trends of energy transfer-based optical biosensors and biological imaging technologies are also discussed by exploring the problems of currently developed detection methods.

关键词

能量转移FRETNSETPRET生物探针生物成像分子医学

Keywords

energy transferFRETNSETPRETbioprobesbioimagingmolecular medicine

references

He H H，Wu C H，Saqib M，Hao R. Anal. Bioanal. Chem.，2023，415（18）：3655-3669.

Wang C F，Sun X Y，Su M，Wang Y P，Lv Y K. Analyst，2020，145（5）：1550-1562.

Xu R T，Ouyang L X，Chen H Y，Zhang G，Zhe J. Biosensors，2023，13（4）：474.

Si P，Razmi N，Nur O，Solanki S，Pandey C M，Gupta R K，Malhotra B D，Willander M，de la Zerda A. Nanoscale Adv.，2021，3（10）：2679-2698.

Du X F，Wang X R，Yao J Q，Li H M，Bao Y，Lan J，Zhao Z S，Zong W S. Colloids Surf. A，2023，661：130917.

Hernández B A，Martiny E，Bom P N，Parvathaneni R P，Hansen J，Ji H P，Astakhova K. Anal. Chem.，2023，95（20）：7872-7879.

Li J M，Ren J，Cui R Y，Yu K Q，Zhao Y R. Front. Plant Sci.，2022. Doi：10.3389/fpls.2022.1007991http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2022.1007991.

Gao M，Yu F B，Lv C J，Choo J，Chen L X. Chem. Soc. Rev.，2017，46（8）：2237-2271.

Choquet D，Sainlos M，Sibarita J B. Nat. Rev. Neurosci.，2021，22（4）：237-255.

Han H H，Tian H，Zang Y，Sedgwick A C，Li J，Sessler J L，He X P，James T D. Chem. Soc. Rev.，2021，50（17）：9391-9429.

Ning Y Y，Jin G Q，Wang M X，Gao S，Zhang J L. Curr. Opin. Chem. Biol.，2022，66：102097.

Ghosh S，Chang Y F，Yang D M，Chattopadhyay S. Biosens. Bioelectron.，2020，155：112115.

Yang Y，Xia M C，Zhao H S，Zhang S C，Zhang X R. ACS Sens.，2018，3（11）：2278-2285.

Huang J，Wang H，Yang X H，Quan K，Yang Y J，Ying L，Xie N L，Ou M，Wang K. Chem. Sci.，2016，7（6）：3829-3835.

SoRelle E D，Yecies D W，Liba O，Bennett F C，Graef C M，Dutta R，Mitra S，Joubert L M，Cheshier S，Grant G A，de la Zerda A. ACS Nano，2019，13（7）：7985-7995.

David G P S，Taylor M A，Port J D. BMC Cell Biol.，2010，11（1）：69.

Zhao W Y，Zeng C X，Yan J Y，Du S，Hou X C，Zhang C X，Li W Q，Deng B B，McComb D W，Xue Y G，Kang D D，Dong Y Z. Adv. Mater.，2021，33（45）：2103131.

Wang X K，Choi N，Cheng Z Y，Ko J H，Chen L X，Choo J. Anal. Chem.，2017，89（2）：1163-1169.

Kim J，Kang C，Shin S，Hohng S. Commun. Biol.，2022，5（1）：1072.

Wang Y P，Lang M C，Lu J S，Suo M Q，Du M C，Hou Y B，Wang X H，Wang P. Nat. Commun.，2022，13（1）：6685.

Zhao Q，Piao J F，Peng W P，Wang Y，Zhang B，Gong X Q，Chang J. ACS Appl. Mater. Interfaces，2018，10（4）：3324-3332.

Yang B，Chen B B，He M，Yin X，Xu C，Hu B. Anal. Chem.，2018，90（3）：2355-2361.

Gao P F，Li Y F，Huang C Z. Trends Anal. Chem.，2020，124：115805.

Madsen S D，Giler M K，Bunnell B A，O'Connor K C. Biotechnol. J.，2021，16（3）：2000248.

Naseri G，Arenz C. bioRxiv，2021. Doi：10.1101/2021.03.31.437878http://dx.doi.org/10.1101/2021.03.31.437878.

Kobayashi H，Picard L P，Schönegge A M，Bouvier M. Nat. Protoc.，2019，14（4）：1084-1107.

Kang N N，Weng B R，Liu S J，Yang H R，Wang S Y，Liu Y Q，Ran J B，Liu H H，Deng Z S，Yang C Y，Wang H M，Wang F A. Analyst，2023，148（12）：2683-2691.

Förster T. Ann. Phys.，1948，437（1/2）：55-75.

Sahoo H. J. Photochem. Photobiol. C，2011，12（1）：20-30.

Yun C S，Javier A，Jennings T，Fisher M，Hira S，Peterson S，Hopkins B，Reich N O，Strouse G F. J. Am. Chem. Soc.，2005，127（9）：3115-3119.

Cao Y，Xie T，Qian R C，Long Y T. Small，2017，13（2）：1601955.

Kaur A，Kaur P，Ahuja S. Anal. Methods，2020，12（46）：5532-5550.

Xie J L，Jiang H，Zhao Y Q，Zhong M，Jin X R，Zhu Z X，Li B L，Guo J L，Zhang L M，Liu J B. Talanta，2023，255：124212.

Fu F，Zhang Y Q，Li L Y，Wang H，Li Q J，Tao X Q，Song Y，Song E Q. Anal. Chem.，2020，92（16）：11462-11468.

Qiu X，Hildebrandt N. Expert Rev. Mol. Diagn.，2019，19（9）：767-771.

Geißler D，Stufler S，Löhmannsröben H G，Hildebrandt N. J. Am. Chem. Soc.，2013，135（3）：1102-1109.

Wabuyele M B，Farquar H，Stryjewski W，Hammer R P，Soper S A，Cheng Y W，Barany F. J. Am. Chem. Soc.，2003，125（23）：6937-6945.

Zhang C Y，Yeh H C，Kuroki M T，Wang T H. Nat. Mater.，2005，4（11）：826-831.

Lo C H，Lim C K W，Ding Z P，Wickramasinghe S P，Braun A R，Ashe K H，Rhoades E，Thomas D D，Sachs J N. Alzheimers. Dement.，2019，15（11）：1489-1502.

Xiao S T，Yao Y，Liao S L，Xu B，Li X，Zhang Y X，Zhang L，Chen Q，Tang H N，Song Q B，Dong M. Nano Lett.，2023，23（17）：8115-8125.

Wen J，Xia P Y，Zheng Z M，Xu Y Q，Li H J，Liu F Y，Sun S G. Chin. Chem. Lett.，2017，28（10）：2005-2008.

Lei Z，Zhang H，Wang Y Q，Meng X Y，Wang Z X. Anal. Chem.，2017，89（12）：6749-6757.

Shalini S，Dorstyn L，Dawar S，Kumar S. Cell Death Differ.，2015，22（4）：526-539.

Procházková M，Kuchovská E，Killinger M，Klepárník K. Anal. Chim. Acta，2023，1267：341334.

Griffin J，Singh A K，Senapati D，Rhodes P，Mitchell K，Robinson B，Yu E，Ray P C. Chem. Eur. J.，2009，15（2）：342-351.

Yuan D，Liu J J，Zhang H Z，Wang N，Zou H Y，Huang C Z，Wang J. Talanta，2018，188：218-224.

Pramanik A，Gao Y，Patibandla S，Mitra D，McCandless M G，Fassero L A，Gates K，Tandon R，Ray P C. J. Phys. Chem. Lett.，2021，12（8）：2166-2171.

Wu X Q，Liu H L，Han D M，Peng B，Zhang H，Zhang L，Li J L，Liu J，Cui C，Fang S B，Li M，Ye M，Tan W H. J. Am. Chem. Soc.，2019，141（27）：10760-10769.

Zhang Y，Su M K，Fang X R，Huang W W，Jiang H，Li Q，Hussain N，Ye M，Liu H L，Tan W H. Chem. Sci.，2023，23（16）：7750-7757.

Li Y，Li P，Zhu R，Luo C，Li H，Hu S F，Nie Z，Huang Y，Yao S Z. Anal. Chem.，2016，88（22）：11184-11192.

Sun H H，Ma W J，Duan S D，Huang J，Jia R C，Cheng H，Chen B，He X X，Wang K M. Chem. Sci.，2021，12（36）：12118-12129.

Wang F，Wang Y C，Dou S，Xiong M H，Sun T M，Wang J. ACS Nano，2011，5（5）：3679-3692.

Li J Y，Qiu L，Xu X F，Pan C Y，Hong C Y，Zhang W J. J. Mater. Chem. B，2018，6（11）：1678-1687.

Liu G L，Long Y T，Choi Y，Kang T，Lee L P. Nat. Methods，2007，4（12）：1015-1017.

Ma J，Gao M X，Zuo H，Li Y F，Gao P F，Huang C Z. Anal. Chem.，2020，92（20）：14278-14283.

Barroso J，Ortega G A，Calatayud S A，Zubia J. ACS Sens.，2020，5（7）：2018-2024.

Wang J，Li X L，Chen H Y，Xu J J. Anal. Chem.，2020，92（23）：15647-15654.

Park J，Lee S，Choi J，Choi I. ACS Sens.，2021，6（5）：1823-1830.

Yan X，Xia C，Chen B，Li Y F，Gao P F，Huang C Z. Anal. Chem.，2020，92（2）：2130-2135.

Wang S M，Wang H，Gao H，Zhou J，Zhao W，Chen H Y，Xu J J. Anal. Chem.，2023，95（17）：7062-7069.

Wang S M，Wang H，Zhao W，Xu J J，Chen H Y. Chin. Chem. Lett.，2023，34（7）：108053.

Liu X J，Zhang Y S，Liang A Y，Ding H W，Gai H W. Chem. Commun.，2019，55（76）：11442-11445.

Zhang Y，Fang X R，Huang W W，Li Q，Jiang H，Wang C，Liu H L. Nano Lett.，2023，23（16）：7750-7757.

Xin H B，Sim W J，Namgung B，Choi Y，Li B J，Lee L P. Nat. Commun.，2019，10（1）：3245.

Kim I，Kim H，Han S，Kim J，Kim Y，Eom S，Barulin A，Choi I，Rho J，Lee L P. Adv. Mater.，2023，35（32）：2300229.

Cheng Y N，Stakenborg T，Van Dorpe P，Lagae L，Wang M，Chen H Z，Borghs G. Anal. Chem.，2011，83（4）：1307-1314.

Aslan K，Huang J，Wilson G M，Geddes C D. J. Am. Chem. Soc.，2006，128（13）：4206-4207.

Yuan H，Liu J，Lu Y X，Wang Z，Wei G Y，Wu T H，Ye G，Chen J，Zhang S C，Zhang X R. Anal. Chem.，2017，89（2）：1045-1048.

Szmacinski H，Murtaza Z，Lakowicz J R. J. Phys. Chem. C，2010，114（16）：7236-7241.

Xu S H，Jiang L P，Nie Y Y，Wang J，Li H M，Liu Y Y，Wang W，Xu G Y，Luo X L. ACS Appl. Mater. Interfaces，2018，10（32）：26851-26858.

Choi J H，Choi J W. Nano Lett.，2020，20（10）：7100-7107.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

碱性磷酸酶的体外检测和体内成像研究进展

三聚氰胺对吖啶橙-茜素红体系的荧光猝灭效应及其在药物分析中的应用

荧光金属纳米簇的合成及其在生物医学中的应用研究进展