stringtranslate.com

Молекулярный датчик

Схематическое изображение хемосенсора, состоящего из сигнальной части и распознающей части, которые соединены вместе таким образом, что облегчается связь между двумя частями.

Молекулярный сенсор или хемосенсор — это молекулярная структура (органические или неорганические комплексы), которая используется для обнаружения аналита с целью получения обнаруживаемого изменения или сигнала . [1] [2] [3] [4] Действие хемосенсора основано на взаимодействии, происходящем на молекулярном уровне, обычно включает в себя непрерывный мониторинг активности химических веществ в заданной матрице, такой как раствор, воздух, кровь, ткань, сточные воды, питьевая вода и т. д. Применение хемосенсоров называется хемосенсорикой, которая является формой молекулярного распознавания . Все хемосенсоры разработаны так, чтобы содержать сигнальную часть и распознающую часть , которые связаны либо напрямую друг с другом, либо через какой-либо соединитель или спейсер. [5] [6] [7] Сигнализация часто представляет собой оптически основанное электромагнитное излучение , вызывающее изменения либо (или обоих) свойств поглощения или испускания ультрафиолетового и видимого излучения датчиков. Хемосенсоры также могут быть основаны на электрохимии. Датчики малых молекул связаны с хемосенсорами. Однако традиционно они считаются структурно простыми молекулами и отражают необходимость формирования хелатирующих молекул для комплексообразования ионов в аналитической химии . Хемосенсоры являются синтетическими аналогами биосенсоров , разница в том, что биосенсоры включают биологические рецепторы, такие как антитела, аптамеры или крупные биополимеры.

Иллюстрация распространенных моделей, используемых при создании датчиков.

Хемосенсоры описывают молекулу синтетического происхождения, которая сигнализирует о наличии вещества или энергии. Хемосенсоры можно рассматривать как тип аналитического устройства. Хемосенсоры используются в повседневной жизни и применяются в различных областях, таких как химия, биохимия, иммунология, физиология и т. д., а также в медицине в целом, например, при анализе образцов крови в условиях интенсивной терапии. Хемосенсоры могут быть разработаны для обнаружения/сигнализации одного аналита или смеси таких видов в растворе. [4] [8] [9] [10] [11] Этого можно достичь либо с помощью одного измерения, либо с помощью использования непрерывного мониторинга. Сигнальная часть действует как преобразователь сигнала , преобразуя информацию (событие распознавания между хемосенсором и аналитом) в оптический ответ четким и воспроизводимым образом.

Чаще всего изменение (сигнал) наблюдается путем измерения различных физических свойств хемосенсора, таких как фотофизические свойства, наблюдаемые при поглощении или испускании , где используются различные длины волн электромагнитного спектра . [12] [13] Следовательно, большинство хемосенсоров описываются как колориметрические ( основное состояние ) или люминесцентные ( возбужденное состояние , флуоресцентные или фосфоресцентные ). Колориметрические хемосенсоры вызывают изменения в своих абсорбционных свойствах (регистрируемых с помощью ультрафиолетово-видимой спектроскопии ), таких как интенсивность поглощения и длина волны или хиральность (с использованием циркулярно поляризованного света и спектроскопии CD ). [14]

Напротив, в случае люминесцентных хемосенсоров обнаружение аналита с использованием флуоресцентной спектроскопии приводит к спектральным изменениям в возбуждении флуоресценции или в спектрах испускания, которые регистрируются с помощью флуориметра . [ 15] Такие изменения могут также происходить в других свойствах возбужденного состояния, таких как время жизни возбужденного состояния, квантовый выход флуоресценции и поляризация и т. д. хемосенсора. Обнаружение флуоресценции может быть достигнуто при низкой концентрации (ниже ~ 10-6 М) с помощью большинства флуоресцентных спектрометров. Это дает преимущество использования датчиков непосредственно в волоконно-оптических системах. Примерами использования хемосенсоров являются мониторинг содержания крови, концентраций лекарств и т. д., а также в образцах окружающей среды. Ионы и молекулы в изобилии встречаются в биологических и экологических системах, где они участвуют/эффективны в биологических и химических процессах. [16] Разработка молекулярных хемосенсоров в качестве зондов для таких аналитов является ежегодным многомиллиардным бизнесом, в котором участвуют как малые и средние предприятия, так и крупные фармацевтические и химические компании.

Слева: Пример изменения, наблюдаемого в колориметрическом хемосенсоре на основе азобензола 1 в растворе с pH 7,4 при распознавании иона меди. Событие распознавания/обнаружения передается как четкое изменение цвета, видимое невооруженным глазом. Справа: Соответствующие изменения в спектре поглощения УФ-видимого диапазона хемосенсора при распознавании/связывании с Cu(II) (показано синим цветом) и от свободного сенсора (показано зеленым цветом). Изменения после добавления ЭДТА отменяют изменения, приводя к формированию исходных спектров (показано красным цветом).

Хемосенсоры впервые были использованы для описания комбинации молекулярного распознавания с некоторой формой репортера, чтобы можно было наблюдать присутствие гостя (также называемого аналитом, см. выше). [17] Хемосенсоры разработаны так, чтобы содержать сигнальную часть и часть молекулярного распознавания (также называемую сайтом связывания или рецептором). Объединение обоих этих компонентов может быть достигнуто несколькими способами, такими как интегрирование, скручивание или разнесение. Хемосенсоры рассматриваются как основной компонент области молекулярной диагностики в рамках дисциплины супрамолекулярной химии , которая опирается на молекулярное распознавание . С точки зрения супрамолекулярной химии, хемосенсинг является примером химии хозяин-гость , где присутствие гостя (аналита) в месте хозяина (сенсоре) приводит к событию распознавания (например, зондированию), которое можно отслеживать в режиме реального времени. Для этого требуется связывание аналита с рецептором с использованием всех видов связывающих взаимодействий, таких как водородные связи , дипольные и электростатические взаимодействия , сольвофобный эффект, хелатирование металлов и т. д. Распознающий/связывающий фрагмент отвечает за селективность и эффективное связывание гостя/аналита, которые зависят от топологии лиганда, характеристик мишени (ионный радиус, размер молекулы, хиральность, заряд, координационное число и жесткость и т. д.) и природы растворителя (pH, ионная сила, полярность). Хемосенсоры обычно разрабатываются так, чтобы иметь возможность взаимодействовать с целевыми видами обратимым образом, что является предпосылкой для непрерывного мониторинга.

Один из первых примеров флуоресцентного хемосенсора, разработанного для мониторинга анионов (фосфата) в конкурентных водных средах. Хемосенсор не является эмиссионным в своей «свободной» форме A, но при распознавании фосфата полиаминовым рецепторным фрагментом (через смесь электростатических и водородных связей) B, флуоресцентное излучение постепенно усиливается, что в конечном итоге приводит к образованию высокофлуоресцентной (хозяин:гость) структуры C.

Методы оптической сигнализации (например, флуоресценция ) чувствительны и селективны и обеспечивают платформу для реагирования в реальном времени и локального наблюдения. Поскольку хемосенсоры разработаны как для таргетинга (т. е. могут распознавать и связывать определенный вид), так и для чувствительности к различным диапазонам концентраций, их можно использовать для наблюдения за реальными событиями на клеточном уровне. Поскольку каждая молекула может давать сигнал/считывание, которые можно выборочно измерить, хемосенсоры часто называют неинвазивными и, следовательно, они привлекли значительное внимание для их применения в биологической материи, например, в живых клетках. Было разработано много примеров хемосенсоров для наблюдения за клеточной функцией и свойствами, включая мониторинг концентраций ионных потоков и транспортов внутри клеток, таких как Ca(II), Zn(II), Cu(II) и других физиологически важных катионов [18] и анионов, [19], а также биомолекул. [20] [21]

Разработка лигандов для селективного распознавания подходящих гостей, таких как катионы металлов [22] и анионы [23] [24], была важной целью супрамолекулярной химии. Термин супрамолекулярная аналитическая химия был недавно придуман для описания применения молекулярных сенсоров в аналитической химии. [25] Сенсоры малых молекул связаны с хемосенсорами. Однако их традиционно считают структурно простыми молекулами и отражают необходимость образования хелатирующих молекул для комплексообразования ионов в аналитической химии.

История

Хотя хемосенсоры были впервые описаны в 1980-х годах, первый пример такого флуоресцентного хемосенсора можно задокументировать как пример Фридриха Гёппельсродера , который в 1867 году разработал метод определения/обнаружения иона алюминия с использованием флуоресцентного лиганда/хелата. Эта и последующие работы других дали начало тому, что считается современной аналитической химией.

В 1980-х годах развитие хемосенсорики было достигнуто Энтони В. Чарником, [26] [27] [28] А. Прасанной де Сильвой [29] [30] [31] и Роджером Циэнем , [32] [33] [34], которые разработали различные типы люминесцентных зондов для ионов и молекул в растворах и внутри биологических клеток для приложений в реальном времени. Циэнь продолжил изучать и развивать эту область исследований, разрабатывая и изучая флуоресцентные белки для приложений в биологии, такие как зеленые флуоресцентные белки (GFP), за которые он был удостоен Нобелевской премии по химии в 2008 году. Работа Линн Соузы в конце 1970-х годов по обнаружению ионов щелочных металлов, возможно, привела к одному из первых примеров использования супрамолекулярной химии в разработке флуоресцентной сенсорики, [35], а также работа Ж.-М. Лен , Х. Буа-Лоран и его коллеги из Университета Бордо I, Франция. [36] Разработка ПЭТ-датчиков ионов переходных металлов была разработана, среди прочих, Л. Фаббрицци. [37]

В хемосенсорике использование флуорофора , связанного с рецептором через ковалентный спейсер, теперь обычно называют принципом флуорофор-спейсер-рецептор. В таких системах событие считывания обычно описывается как вызванное изменениями фотофизических свойств хемосенсорных систем из-за механизмов усиленной флуоресценции, вызванной хелатированием (CHEF), [26] [27] [28] и фотоиндуцированного переноса электронов (PET), [29] [30] [31] . В принципе, оба механизма основаны на одной и той же идее; путь коммуникации представляет собой перенос электронов через пространство от рецепторов, богатых электронами, к флуорофорам с дефицитом электронов (через пространство). Это приводит к тушению флуоресценции (активный перенос электронов), а излучение хемосенсора «выключается» для обоих механизмов в отсутствие аналитов. Однако при формировании комплекса хозяин-гость между аналитом и рецептором коммуникационный путь нарушается, и флуоресцентное излучение флуорофоров усиливается или «включается». Другими словами, интенсивность флуоресценции и квантовый выход усиливаются при распознавании аналита.

Слева: Пример изменений в спектрах флуоресцентного излучения хемосенсора для цинка, где излучение усиливается или «включается» при распознавании иона цинка в буферном растворе. Справа: изменения под УФ-лампой, демонстрирующие поразительную разницу в люминесцентном излучении при добавлении Zn(II): левый клапан в отсутствие (свободный хемосенсор), правый в присутствии Zn(II).

Флуорофор-рецептор также может быть интегрирован в хемосенсор. Это приводит к изменению длины волны излучения, что часто приводит к изменению цвета. Когда событие зондирования приводит к формированию сигнала, видимого невооруженным глазом, такие сенсоры обычно называют колориметрическими . Было разработано много примеров колориметрических хемосенсоров для ионов, таких как фторид . [38] Индикатор pH можно рассматривать как колориметрический хемосенсор для протонов. Такие сенсоры были разработаны для других катионов, а также анионов и более крупных органических и биологических молекул, таких как белки и углеводы. [39]

Принципы проектирования

Хемосенсоры представляют собой наноразмерные молекулы и для применения in vivo должны быть нетоксичными. Хемосенсоры должны быть способны давать измеримый сигнал в прямой ответ на распознавание аналита. Следовательно, ответ сигнала напрямую связан с величиной события распознавания (и, в свою очередь, концентрацией аналита). В то время как сигнальная часть действует как преобразователь сигнала, преобразуя событие распознавания в оптический ответ. Распознающая часть отвечает за связывание с аналитом селективным и обратимым образом. Если сайты связывания представляют собой «необратимые химические реакции», индикаторы описываются как флуоресцентные хемодозиметры или флуоресцентные зонды .

Для работы датчика между двумя частями должен быть открыт активный коммуникационный путь. В колориметрических хемосенсорах это обычно зависит от структурной интеграции рецептора и преобразователя. В люминесцентном/флуоресцентном хемосенсоре эти две части могут быть «разнесены» или соединены ковалентным спейсером. Путь коммуникации осуществляется посредством переноса электронов или переноса энергии для таких флуоресцентных хемосенсоров. Эффективность распознавания хозяина-гостя между рецептором и аналитом зависит от нескольких факторов, включая конструкцию рецепторной части, которая призвана максимально соответствовать природе структурной природы целевого аналита, а также природе среды, в которой происходит событие обнаружения (например, тип среды, т. е. кровь, слюна, моча и т. д. в биологических образцах). Расширением этого подхода является разработка молекулярных маяков , представляющих собой олигонуклеотидные гибридизационные зонды, основанные на флуоресцентной сигнализации, где распознавание или событие обнаружения передается посредством усиления или уменьшения люминесценции с использованием механизма резонансного переноса энергии Фёрстера (FRET).

Флуоресцентное хемосенсорное исследование

Все хемосенсоры разработаны так, чтобы содержать сигнальную часть и распознающую часть. Они интегрированы напрямую или соединены с коротким ковалентным спейсером в зависимости от механизма, задействованного в сигнальном событии. Хемосенсор может быть основан на самосборке сенсора и аналита. Примером такой конструкции являются анализы смещения (индикатора) IDA. [40] Были разработаны сенсоры IDA для анионов, таких как ионы цитрата или фосфата, посредством которых эти ионы могут вытеснять флуоресцентный индикатор в комплексе индикатор-хозяин. [5] Так называемый чип вкуса UT (Техасский университет) является прототипом электронного языка и сочетает супрамолекулярную химию с зарядово-связанными устройствами на основе кремниевых пластин и иммобилизованных молекул рецепторов.

Большинство примеров хемосенсоров для ионов , таких как ионы щелочных металлов (Li+, Na+, K+ и т. д.) и ионы щелочноземельных металлов (Mg2+, Ca2+ и т. д.), разработаны таким образом, что возбужденное состояние флуорофорного компонента хемосенсора гасится переносом электронов, когда сенсор не комплексуется с этими ионами. Таким образом, не наблюдается никакой эмиссии, и сенсор иногда называют «выключенным». При комплексообразовании сенсора с катионом условия для переноса электронов изменяются таким образом, что процесс гашения блокируется, а флуоресцентное излучение «включается». Вероятность ПЭТ регулируется общей свободной энергией системы ( свободной энергией Гиббса ΔG). Движущая сила для ПЭТ представлена ​​ΔGET, общие изменения свободной энергии для переноса электронов можно оценить с помощью уравнения Рема-Веллера. [41] Перенос электронов зависит от расстояния и уменьшается с увеличением длины спейсера. Гашение переносом электронов между незаряженными видами приводит к образованию пары радикальных ионов. Иногда это называют первичным переносом электронов. Возможный перенос электронов, который происходит после ПЭТ, называют «вторичным переносом электронов». Гашение усилением хелатирования (CHEQ) является противоположным эффектом, наблюдаемым для CHEF. [42] В CHEQ наблюдается снижение флуоресцентной эмиссии хемосенсора по сравнению с тем, что наблюдалось изначально для «свободного» сенсора при образовании хозяина-гостя. Поскольку перенос электронов является направленным, такие системы также были описаны принципом ПЭТ, описываемым как усиление ПЭТ от рецептора к флуорофору с повышенной степенью гашения. Такой эффект был продемонстрирован для обнаружения анионов, таких как карбоксилаты и фториды. [43]

Большое количество примеров хемосенсоров было разработано учеными в области физических, биологических и экологических наук. Преимущества флуоресцентного излучения, «включаемого» из «выключенного» при событии распознавания, позволяют сравнивать хемосенсоры с «маяками в ночи». Поскольку процесс обратим, усиление излучения зависит от концентрации, становясь «насыщенным» только при высоких концентрациях (полностью связанный рецептор). Следовательно, можно установить корреляцию между люминесценцией (интенсивностью, квантовым выходом и в некоторых случаях временем жизни) и концентрацией аналита. Благодаря тщательному проектированию и оценке характера пути связи были разработаны аналогичные датчики, основанные на использовании переключения «вкл-выкл» или «вкл-выкл-вкл» или «выкл-вкл-выкл». Внедрение хемосенсоров на поверхности, такие как квантовые точки , наночастицы или в полимеры , также является быстрорастущей областью исследований. [44] [45] [46] Флуоресцентное зондирование также было объединено с электрохимическими методами, что дало преимущества обоим методам. [47] Другие примеры хемосенсоров, которые работают по принципу включения или выключения флуоресцентного излучения, включают резонансный перенос энергии Фёрстера (FRET), внутренний перенос заряда (ICT), скрученный внутренний перенос заряда (TICT), эмиссию на основе металлов (например, при люминесценции лантаноидов), [48] [49] и эксимерную и эксиплексную эмиссию и эмиссию, вызванную агрегацией (AIE). [50] [51] Хемосенсоры были одними из первых примеров молекул, которые могли приводить к переключению между состояниями «включено» и «выключено» с помощью внешних стимулов и, как таковые, могут быть классифицированы как синтетические молекулярные машины , за которые в 2016 году Жан-Пьер Соваж , Фрейзер Стоддарт и Бернард Л. Феринга были удостоены Нобелевской премии по химии .

Применение этих же принципов проектирования, используемых в хемосенсорике, также проложило путь к разработке имитаторов молекулярных логических вентилей (MLGM), [52] [53] впервые предложенных с использованием флуоресцентных хемосенсоров на основе ПЭТ де Сильвой и его коллегами в 1993 году. [54] Молекулы были созданы для работы в соответствии с булевой алгеброй , которая выполняет логическую операцию на основе одного или нескольких физических или химических входов. Область продвинулась от разработки простых логических систем на основе одного химического входа до молекул, способных выполнять сложные и последовательные операции.

Применение хемосенсоров

Анализатор POTI Critical Care, разработанный для обнаружения различных ионов и молекул, которые важны для анализа образцов крови в условиях интенсивной терапии. Этот тип анализатора используется в машинах скорой помощи и больницах по всему миру. Эта система основана на мониторинге изменений в различных хемосенсорах посредством модуляции их флуоресцентных свойств.

Хемосенсоры были внедрены посредством поверхностной функционализации в частицы и гранулы, такие как наночастицы на основе металлов , квантовые точки , частицы на основе углерода, а также в мягкие материалы, такие как полимеры, для облегчения их различных применений.

Другие рецепторы чувствительны не к конкретной молекуле, а к классу молекулярных соединений, эти хемосенсоры используются в датчиках на основе массива (или микромассива). Датчики на основе массива используют связывание аналита дифференциальными рецепторами. Одним из примеров является групповой анализ нескольких дубильных кислот, которые накапливаются при старении шотландского виски в дубовых бочках. Групповые результаты продемонстрировали корреляцию с возрастом, но индивидуальные компоненты — нет. Похожий рецептор можно использовать для анализа тартратов в вине.

Применение хемосенсоров в клеточной визуализации особенно перспективно, поскольку большинство биологических процессов в настоящее время отслеживаются с использованием таких технологий визуализации, как конфокальная флуоресценция и микроскопия сверхвысокого разрешения , среди прочих.

Флуоресцентный хемосенсор/зонд для мониторинга ферментативной активности с помощью конфокальной флуоресцентной микроскопии. а) Зонд не люминесцирует и не доставляется в клетки. б) Сахарная единица распознается гликозидазой, которая расщепляет ее и высвобождает хемосенсор в клетки.

Соединение сакситоксин является нейротоксином, обнаруженным в моллюсках, и химическим оружием. Экспериментальный датчик для этого соединения снова основан на ПЭТ. Взаимодействие сакситоксина с фрагментом краун-эфира сенсора убивает его процесс ПЭТ по отношению к флуорофору, и флуоресценция переключается с выключенного на включенное состояние. [4] Необычный фрагмент бора обеспечивает возникновение флуоресценции в видимой части электромагнитного спектра.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Wu, Di; Sedgwick, Adam C.; Gunnlaugsson, Thorfinnur; Akkaya, Engin U.; Yoon, Juyoung; James, Tony D. (2017-12-07). «Флуоресцентные хемосенсоры: прошлое, настоящее и будущее». Chemical Society Reviews . 46 (23): 7105–7123. doi : 10.1039/c7cs00240h . hdl : 2262/91692 . ISSN  1460-4744. PMID  29019488.
  2. ^ Ван, Бинхэ; Анслин, Эрик В. (2011-08-24). Хемосенсоры: принципы, стратегии и применение. John Wiley & Sons. doi :10.1002/9781118019580. ISBN 9781118019573.
  3. ^ Czarnik, Anthony W. (1994-10-01). «Химическая коммуникация в воде с использованием флуоресцентных хемосенсоров». Accounts of Chemical Research . 27 (10): 302–308. doi :10.1021/ar00046a003. ISSN  0001-4842.
  4. ^ abc de Silva, A. Prasanna; Gunaratne, HQ Nimal; Gunnlaugsson, Thorfinnur; Huxley, Allen JM; McCoy, Colin P.; Rademacher, Jude T.; Rice, Terence E. (1997-08-05). "Signaling Recognition Events with Fluorescent Sensors and Switches". Chemical Reviews . 97 (5): 1515–1566. doi :10.1021/cr960386p. PMID  11851458.
  5. ^ ab Czarnik, Anthony W. (1993). Флуоресцентные хемосенсоры для распознавания ионов и молекул – Серия симпозиумов ACS (ACS Publications). Том 538. doi :10.1021/bk-1993-0538. ISBN 0-8412-2728-4.
  6. ^ Бисселл, Ричард А.; Сильва, А. Прасанна де; Гунаратне, Х. К. Нимал; Линч, П. Л. Марк; Магуайр, Гленн Э. М.; Санданайке, К. Р. А. Саманкумара (1992-01-01). «Молекулярная флуоресцентная сигнализация с системами «флуоресцент–спейсер–рецептор»: подходы к устройствам обнаружения и переключения с помощью супрамолекулярных фотофизических методов». Chem. Soc. Rev. 21 ( 3): 187–195. doi :10.1039/cs9922100187. ISSN  1460-4744.
  7. ^ Девернь, JP; Чарник, AW (30 апреля 1997 г.). Хемосенсоры распознавания ионов и молекул. Springer Science & Business Media. ISBN 9780792345558.
  8. ^ F., Callan, J.; P., de Silva, A.; C., Magri, D. (2005). «Люминесцентные датчики и переключатели в начале 21 века» . Tetrahedron . 61 (36): 8551–8588. doi :10.1016/j.tet.2005.05.043. ISSN  0040-4020.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  9. ^ de Silva, AP; Fox, DB; Moody, TS; Weir, SM (январь 2001 г.). «Разработка молекулярных флуоресцентных переключателей». Trends in Biotechnology . 19 (1): 29–34. doi :10.1016/S0167-7799(00)01513-4. ISSN  0167-7799. PMID  11146100.
  10. ^ Супрамолекулярная химия: от молекул до наноматериалов . Чичестер, Западный Сассекс: Wiley. 2012. ISBN 9780470746400. OCLC  753634033.
  11. ^ Фаббрицци, Луиджи; Личелли, Маурицио; Паллавичини, Пьерсандро (1 октября 1999 г.). «Переходные металлы как переключатели». Отчеты о химических исследованиях . 32 (10): 846–853. дои : 10.1021/ar990013l. ISSN  0001-4842.
  12. ^ Турро, Николас Дж. (1991). Современная молекулярная фотохимия. University Science Books. ISBN 9780935702712.
  13. ^ Balzani, Vincenzo (1990). Супрамолекулярная фотохимия . Нью-Йорк: Ellis Horwood. ISBN 978-0138775315. OCLC  22183798.
  14. ^ Daly, Brian; Ling, Jue; Silva, A. Prasanna de (2015-06-22). «Текущие разработки в области флуоресцентных датчиков и переключателей ПЭТ (фотоиндуцированный перенос электронов)». Chemical Society Reviews . 44 (13): 4203–4211. doi :10.1039/C4CS00334A. ISSN  1460-4744. PMID  25695939. S2CID  197269304.
  15. ^ Дьюк, Ребекка М.; Вейл, Эмма Б.; Пфеффер, Фредерик М.; Кругер, Пол Э.; Гуннлаугссон, Торфиннур (17.09.2010). «Колориметрические и флуоресцентные анионные датчики: обзор последних разработок в области использования хемосенсоров на основе 1,8-нафталимида». Chemical Society Reviews . 39 (10): 3936–53. doi :10.1039/B910560N. hdl : 2262/67324 . ISSN  1460-4744. PMID  20818454.
  16. ^ Ку, Эмили Л.; Домайль, Дилан В.; Чанг, Кристофер Дж. (2008-05-01). «Металлы в нейробиологии: исследование их химии и биологии с помощью молекулярной визуализации». Chemical Reviews . 108 (5): 1517–1549. doi :10.1021/cr078203u. ISSN  0009-2665. PMID  18426241.
  17. ^ Сильва, А. Прасанна де; Муди, Томас С.; Райт, Гленн Д. (2009-11-16). "Флуоресцентные датчики ПЭТ (фотоиндуцированный перенос электронов) как мощные аналитические инструменты". Аналитик . 134 (12): 2385–93. Bibcode :2009Ana...134.2385D. doi :10.1039/B912527M. ISSN  1364-5528. PMID  19918605.
  18. ^ Cotruvo, Joseph A.; Aron, Allegra T.; Ramos-Torres, Karla M.; Chang, Christopher J. (2015-07-07). «Синтетические флуоресцентные зонды для изучения меди в биологических системах». Chemical Society Reviews . 44 (13): 4400–4414. doi :10.1039/c4cs00346b. PMC 4478099 . PMID  25692243. 
  19. ^ Эштон, Трент Д.; Джоллифф, Катрина А .; Пфеффер, Фредерик М. (2015-07-07). «Люминесцентные зонды для биовизуализации малых анионных видов in vitro и in vivo». Chemical Society Reviews . 44 (14): 4547–4595. doi : 10.1039/C4CS00372A . hdl : 10536/DRO/DU:30076862 . ISSN  1460-4744. PMID  25673509.
  20. ^ Poynton, Fergus E.; Bright, Sandra A.; Blasco, Salvador; Williams, D. Clive; Kelly, John M.; Gunnlaugsson, Thorfinnur (2017-12-11). «Разработка полипиридильных комплексов и конъюгатов рутения(II) для клеточных и in vivo применений in vitro». Chemical Society Reviews . 46 (24): 7706–7756. doi :10.1039/C7CS00680B. ISSN  1460-4744. PMID  29177281. S2CID  4492751.
  21. ^ Лин, Вивиан С.; Чен, Вэй; Сянь, Мин; Чанг, Кристофер Дж. (2015-07-07). «Химические зонды для молекулярной визуализации и обнаружения сероводорода и реактивных видов серы в биологических системах». Chemical Society Reviews . 44 (14): 4596–4618. doi :10.1039/C4CS00298A. ISSN  1460-4744. PMC 4456340 . PMID  25474627. 
  22. ^ Гамильтон, Грэм RC; Саху, Субан К.; Камила, Суканта; Сингх, Нариндер; Каур, Навнит; Хайланд, Барри В.; Каллан, Джон Ф. (2015-07-07). «Оптические зонды для обнаружения протонов, а также катионов щелочных и щелочноземельных металлов». Chemical Society Reviews . 44 (13): 4415–4432. doi :10.1039/c4cs00365a. ISSN  1460-4744. PMID  25742963.
  23. ^ Гейл, Филип А.; Кальтаджироне, Клаудия (2015-06-22). «Анионное зондирование малыми молекулами и молекулярными ансамблями». Chemical Society Reviews . 44 (13): 4212–4227. doi :10.1039/C4CS00179F. ISSN  1460-4744. PMID  24975326.
  24. ^ Gunnlaugsson, Thorfinnur; Glynn, Mark; Hussey), Gillian M. Tocci (урожденная; Kruger, Paul E.; Pfeffer, Frederick M. (2006). «Распознавание и определение анионов в органических и водных средах с использованием люминесцентных и колориметрических датчиков». Coordination Chemistry Reviews . 250 (23–24): 3094–3117. doi :10.1016/j.ccr.2006.08.017.
  25. ^ Anslyn, Eric V. (2007). «Супрамолекулярная аналитическая химия». Журнал органической химии . 72 (3): 687–699. doi :10.1021/jo0617971. PMID  17253783.
  26. ^ ab Huston, Michael E.; Akkaya, Engin U.; Czarnik, Anthony W. (1989-11-01). «Хелатирование усиленной флуоресценции обнаружения неметаллических ионов». Журнал Американского химического общества . 111 (23): 8735–8737. doi :10.1021/ja00205a034. ISSN  0002-7863.
  27. ^ ab Huston, Michael E.; Haider, Karl W.; Czarnik, Anthony W. (июнь 1988 г.). «Хелатирование усиливает флуоресценцию в 9,10-бис[[(2-(диметиламино)этил)метиламино]метил]антрацене». Журнал Американского химического общества . 110 (13): 4460–4462. doi :10.1021/ja00221a083. ISSN  0002-7863.
  28. ^ ab Akkaya, Engin U.; Huston, Michael E.; Czarnik, Anthony W. (1990-04-01). "Хелатирование-усиленная флуоресценция зондов сопряжения антрилазымакроцикла в водном растворе". Журнал Американского химического общества . 112 (9): 3590–3593. doi :10.1021/ja00165a051. ISSN  0002-7863.
  29. ^ ab Silva, A. Prasanna de; Rupasinghe, RAD Dayasiri (1985-01-01). "Новый класс флуоресцентных индикаторов pH на основе фотоиндуцированного переноса электронов". Журнал химического общества, Chemical Communications (23): 1669–1670. doi :10.1039/C39850001669. ISSN  0022-4936.
  30. ^ ab Silva, A. Prasanna de; Silva, Saliya A. de (1986-01-01). «Флуоресцентные сигнальные краун-эфиры; «включение» флуоресценции путем распознавания ионов щелочных металлов и связывания in situ». Журнал химического общества, Chemical Communications (23): 1709–1710. doi :10.1039/C39860001709. ISSN  0022-4936.
  31. ^ ab Silva, A. Prasanna de; Gunaratne, HQ Nimal; Gunnlaugsson, Thorfinnur; Nieuwenhuizen, Mark (1996-01-01). "Флуоресцентные переключатели с высокой селективностью по отношению к ионам натрия: корреляция ионно-индуцированного переключения конформации с функцией флуоресценции". Chemical Communications (16): 1967. doi :10.1039/CC9960001967. ISSN  1364-548X.
  32. ^ Минта, А.; Циен, Р.Ю. (1989-11-15). «Флуоресцентные индикаторы для цитозольного натрия». Журнал биологической химии . 264 (32): 19449–19457. doi : 10.1016/S0021-9258(19)47321-3 . ISSN  0021-9258. PMID  2808435.
  33. ^ Tsien, RY (1989). "Глава 5 Флуоресцентные индикаторы концентрации ионов". Флуоресцентная микроскопия живых клеток в культуре Часть B. Количественная флуоресцентная микроскопия — визуализация и спектроскопия . Методы в клеточной биологии. Т. 30. С. 127–156. doi :10.1016/S0091-679X(08)60978-4. ISBN 9780125641302. ISSN  0091-679X. PMID  2538708.
  34. ^ Minta, A.; Kao, JP; Tsien, RY (1989-05-15). «Флуоресцентные индикаторы для цитозольного кальция на основе родаминовых и флуоресцеиновых хромофоров». Журнал биологической химии . 264 (14): 8171–8178. doi : 10.1016/S0021-9258(18)83165-9 . ISSN  0021-9258. PMID  2498308.
  35. ^ Sousa, Lynn R.; Larson, James M. (1977-01-01). «Системы моделей краун-эфира для изучения реакции фотовозбужденного состояния на геометрически ориентированные возмущающие факторы. Влияние ионов щелочных металлов на эмиссию производных нафталина». Журнал Американского химического общества . 99 (1): 307–310. doi :10.1021/ja00443a084. ISSN  0002-7863.
  36. ^ Konopelski, Joseph P.; Kotzyba-Hibert, Florence; Lehn, Jean-Marie; Desvergne, Jean-Pierre; Fagès, Frédéric; Castellan, Alain; Bouas-Laurent, Henri (1985-01-01). "Синтез, связывание катионов и фотофизические свойства макробициклических антраценокриптандов". Журнал химического общества, Chemical Communications (7): 433–436. doi :10.1039/C39850000433. ISSN  0022-4936.
  37. ^ Фаббрицци, Луиджи; Поджи, Антонио (1995-01-01). «Датчики и переключатели из супрамолекулярной химии». Chemical Society Reviews . 24 (3): 197. doi :10.1039/CS9952400197. ISSN  1460-4744.
  38. ^ Devaraj, S.; Saravanakumar, D.; Kandaswamy, M. (2009-02-02). "Двойные чувствительные хемосенсоры для анионов и катионов: синтез и исследования селективного хемосенсора для ионов F− и Cu(II)". Датчики и приводы B: Химические . 136 (1): 13–19. doi :10.1016/j.snb.2008.11.018. ISSN  0925-4005.
  39. ^ Калатрава-Перес, Елена; Брайт, Сандра А.; Ахерманн, Стефан; Мойлан, Клэр; Сенге, Матиас О.; Вейл, Эмма Б.; Уильямс, Д. Клайв; Гуннлаугссон, Торфиннур; Скэнлан, Эоин М. (18.11.2016). «Гликозидаза активировала высвобождение флуоресцентных зондов 1,8-нафталимида для визуализации опухолевых клеток из гликозилированных «про-зондов»". Химические коммуникации . 52 (89): 13086–13089. doi : 10.1039/c6cc06451e. hdl : 2262/78923 . ISSN  1364-548X. PMID  27722254.
  40. ^ Нгуен, Бин Т.; Анслин, Эрик В. (2006-12-01). «Индикаторные–замещающие анализы». Coordination Chemistry Reviews . 250 (23–24): 3118–3127. doi :10.1016/j.ccr.2006.04.009. ISSN  0010-8545.
  41. ^ Уэллер, А. (1968-01-01). «Перенос электронов и образование комплексов в возбужденном состоянии». Чистая и прикладная химия . 16 (1): 115–124. doi : 10.1351/pac196816010115 . ISSN  1365-3075. S2CID  54815825.
  42. ^ Yoon, Juyoung; Czarnik, Anthony W. (1992-07-01). «Флуоресцентные хемосенсоры углеводов. Средства химической связи связывания полиолов в воде на основе хелатирования-усиленного тушения». Журнал Американского химического общества . 114 (14): 5874–5875. doi :10.1021/ja00040a067. ISSN  0002-7863.
  43. ^ Гейл, Филипп А.; Кальтаджироне, Клаудия (2018-01-01). «Флуоресцентные и колориметрические датчики для анионных видов». Coordination Chemistry Reviews . 354 : 2–27. doi :10.1016/j.ccr.2017.05.003. ISSN  0010-8545.
  44. ^ Сильви, Серена; Креди, Альберто (2015-06-22). «Люминесцентные датчики на основе конъюгатов квантовых точек и молекул». Chemical Society Reviews . 44 (13): 4275–4289. doi : 10.1039/C4CS00400K. hdl : 11585/521652 . ISSN  1460-4744. PMID  25912483.
  45. ^ Баптиста, Фредерико Р.; Белхаут, С.А.; Джордани, С.; Куинн, С.Дж. (2015-06-22). «Последние разработки в области датчиков на основе углеродных наноматериалов». Chemical Society Reviews . 44 (13): 4433–4453. doi : 10.1039/C4CS00379A. hdl : 10197/11602 . ISSN  1460-4744. PMID  25980819.
  46. ^ Вольфбейс, Отто С. (2015-07-07). «Обзор наночастиц, обычно используемых во флуоресцентной биовизуализации». Chemical Society Reviews . 44 (14): 4743–4768. doi : 10.1039/C4CS00392F . ISSN  1460-4744. PMID  25620543.
  47. ^ Тейлор, Эндрю Дж.; Хайн, Роберт; Патрик, Софи К.; Дэвис, Джейсон Дж.; Бир, Пол Д. (4 января 2024 г.). «Анионное зондирование с помощью редокс-модулированных флуоресцентных галогенных связей и водородных связей хозяев**». Angewandte Chemie International Edition . 63 (6): e202315959. doi : 10.1002/anie.202315959 . PMC 10952190. PMID  38063409 . 
  48. ^ Аморозо, Анджело Дж.; Поуп, Саймон Дж. А. (2015-07-07). «Использование ионов лантаноидов в молекулярной биовизуализации» (PDF) . Обзоры химического общества . 44 (14): 4723–4742. doi :10.1039/C4CS00293H. ISSN  1460-4744. PMID  25588358.
  49. ^ Gunnlaugsson, Thorfinnur; Pope, Simon JA (2014). Люминесценция ионов лантаноидов в координационных соединениях и наноматериалах . Wiley-Blackwell. стр. 231–268. doi :10.1002/9781118682760.ch06. ISBN 9781118682760.
  50. ^ Qin, Anjun; Tang, Ben Zhong, ред. (2013). Агрегация-индуцированная эмиссия: основы и приложения, тома 1 и 2. Wiley Online Books. doi : 10.1002/9781118735183. ISBN 9781118735183.
  51. ^ Хонг, Юнинг; Лам, Джеки Вай; Тан, Бен Чжун (2011-10-17). «Эмиссия, вызванная агрегацией». Chemical Society Reviews . 40 (11): 5361–88. doi :10.1039/c1cs15113d. ISSN  1460-4744. PMID  21799992. S2CID  6360212.
  52. ^ Сильва, А. Прасанна де (2012-11-29). Молекулярно-логические вычисления. Монографии по супрамолекулярной химии. doi : 10.1039/9781849733021. ISBN 9781849731485.
  53. ^ Erbas-Cakmak, Sundus; Kolemen, Safacan; Sedgwick, Adam C.; Gunnlaugsson, Thorfinnur; James, Tony D.; Yoon, Juyoung; Akkaya, Engin U. (2018-04-03). «Молекулярные логические вентили: прошлое, настоящее и будущее». Chemical Society Reviews . 47 (7): 2228–2248. doi : 10.1039/C7CS00491E . hdl : 2262/91691 . ISSN  1460-4744. PMID  29493684.
  54. ^ de Silva, Prasanna A.; Gunaratne, Nimal HQ; McCoy, Colin P. (июль 1993 г.). «Молекулярный фотоионный вентиль И на основе флуоресцентной сигнализации». Nature . 364 (6432): 42–44. Bibcode :1993Natur.364...42D. doi :10.1038/364042a0. ISSN  1476-4687. S2CID  38260349.