引用本文:余康，许志勇，安建平，等.水溶性荧光探针在氨基酸分子识别中的研究进展[J]. 化学试剂，2024，46（9）:53-65.
DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2024.0284.
背景介绍
氨基酸作为构成生物体的重要分子之一，其不仅是蛋白质的组成单元，也是细胞构建和组织修复的基础物质。另外，氨基酸也是一种重要的手性物质。不同种类，以及同一种类但不同构型的氨基酸，都各自发挥着不同的作用。氨基酸类别和手性构型的识别与分析不论是在生物医学领域，还是在以氨基酸为手性前体和手性配体的不对称合成领域，都具有重要的研究意义。由于天然存在的氨基酸大多具有良好的亲水性，因此水相中对氨基酸的识别尤为重要。
文章亮点
1. 对近五年应用于水相中氨基酸分子识别的荧光探针研究进展进行了综述；
2. 以氨基酸的化学选择性识别和对映选择性识别这两类进行了分类综述，并且每一类中均按氨基酸的类别进行细分；
3. 对水相中氨基酸分子识别的荧光探针研究重点和要解决的关键问题进行了总结，并对未来的研究方向进行了分析与阐述。
内容介绍
1 氨基酸的化学选择性识别与分析
1.1 半胱氨酸（Cysteine, Cys）
1.2 苯丙氨酸（phenylalanine，Phe）
1.3 天冬氨酸（aspartic acid，Asp）
1.4 精氨酸（arginine，Arg）
1.5 谷氨酸（glutamic acid，Glu）
2 氨基酸的对映选择性荧光识别与分析
2.2 精氨酸（arginine，Arg）
2.3 谷氨酸（glutamic acid，Glu）
色氨酸是人体必需氨基酸之一在生物的生命活动中具有重要作用。L-色氨酸是血清素、褪黑素和烟酸的合成前体，而D-色氨酸可以作为免疫制剂的重要中间体，在医药工业中广泛应用[4]。因此，色氨酸的对映选择性检测具有重要意义。
3 总结与展望
基于以上综述可知，应用于氨基酸分子识别的水溶性荧光探针的研究工作主要集中在两个方面，一是探针分子的亲水性结构改造，二是探针对氨基酸分子识别的应用范围拓展。在亲水性分子结构改造方面，主要有以下三种策略：（1）亲水性片段的引入，包括亲水性盐如磺酸盐、季铵盐等片段，以及亲水聚合物，如聚乙二醇片段等；（2）基于分子包裹的策略提高疏水性探针分子的水溶性；（3）亲水性碳点的合成。在这三种策略中，亲水性片段的引入是一种最直接的分子改造方法，这种方法不改变探针分子原有的骨架结构及识别基团，研究的也是最多的。分子包裹策略往往要同时考虑被包裹的探针分子对氨基酸底物的识别活性基团要有效地裸露在外相，或者氨基酸能进入包裹分子内部，否则将影响探针对水相中氨基酸的分子识别能力。另外，应用于氨基酸对映选择性分子识别的水溶性荧光探针的构建具有更大的挑战性，原因是在分子设计中除了要考虑探针分子的亲水性及与氨基酸作用后的荧光响应变化，还同时要考虑探针分子刚性的手性结构及对其中一种构型的氨基酸的手性偏倚。以上三种策略中，包裹性亲水结构改造的方法往往会将探针的主体手性骨架包裹在内部，如果氨基酸是在外相与探针分子的识别基团作用，此时，探针分子对氨基酸的对映选择性识别能力将会大大降低。在水相中荧光探针对氨基酸的分子识别应用方面，目前的研究主要是对氨基酸的化学选择性识别的应用，包括溶液体系中的化学选择性识别，溶液中氨基酸浓度的定量测定，细胞中内源性及外源性氨基酸的成像，血浆中、食品中氨基酸的检测等。而水相中氨基酸的对映选择性识别的应用基本上都是局限于溶液体系中对氨基酸的手性的识别以及光学组成的测定，很少有细胞和生物体内氨基酸手性荧光识别的研究报道。
