基因编码荧光生物探针在生命科学领域具有重要的意义，通过基因编码的荧光蛋白探针可以实现对生物小分子的特异性检测，以及实时监测生命过程，从而为病理研究、疾病早期发现提供一种强有力的工具。相比于化学染料探针，基因编码的荧光蛋白探针生物兼容性更好，细胞毒性更小，同时在细胞内的定位也更加准确，可以更好的减少人为因素的干扰。环化荧光蛋白探针是近年来发展比较迅速的一类生物探针，独特的构造方式使其更容易感受外界环境的变化，从而在生物检测方面表现出优异的性能，引起了越来越多科学家的注意，现已发展成为一类非常重要的荧光蛋白探针,已经有众多文章发表在CNS的主刊和子刊。环化荧光蛋白探针通常是通过对荧光蛋白进行改造而获得，因为它只有一个发光峰所以要求探针具有两个激发峰而且这两个激发峰的强度必须随检测物浓度具有相反的变化趋势。这不仅对探针的设计提出了极高的要求，而且具有先天无法克服的短板，例如：探针长波长的激发峰通常也受环境pH值的影响。

我们首先在实验中观察到随检测物浓度变化探针的时间分辨荧光中不同寿命的组分具有相反的变化趋势。我们利用该特性提出了一种采用单一激发波长和单一探测波长，采用不同寿命组分比率来实现高灵敏度和高动态范围的新探测方法。该方法可以避免pH对探针激发比率的干扰，并且比平均荧光寿命具有更大的灵敏度，可以用常用的荧光寿命显微镜装置来进行测量。我们利用该方法研究了正常细胞和癌症细胞中NADH浓度、氧化还原状态等生命过程。此外我们还深入研究了环化荧光蛋白探针中不同寿命组分变化的荧光动力学，为设计新型探针提供方向。该方面的系列研究部分发表在Anal Chem 2019, 91 (6), 3869；Chinese J Anal Chem 2019,47 (1), e19009；新的研究成果尚在投稿中。

图1. 通过HyPer探针对HeLa细胞在自然（a），氧化（b）和还原（c）状态下的荧光寿命显微成像。

来源：华东师范大学

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