通過染料激發態釋能過程的有效調控即可實現不同特殊功能或應用性能，在材料、信息、生物醫學等諸多領域的應用前景廣泛。其中，熒光染料已成為生物醫學研究的重要工具，應用於活細胞及體內分子熒光成像和疾病診斷，如DNA分析、癌癥診斷、免疫分析等。本書是多項國家和省部級科技獎勵、國內外專利和成果轉化等成果的結晶。如獲得國家自然科學二等獎的“熒光染料識別與響應調控的理論與應用基礎研究”、獲得國家技術發明二等獎的“血液細胞熒光成像染料的創制及應用”、 獲得中國石油和化學工業聯合會技術發明一等獎的“生物熒光成像染等

●第一章緒論001
第一節熒光和磷光的發展概述002
第二節熒光和磷光產生的機理004
一、非輻射躍遷005
二、輻射躍遷007
三、常見的描述熒光性質的物理量008
四、影響熒光和磷光的主要因素008
參考文獻010

第二章熒光染料概述011
第一節常見的熒光染料012
一、香豆素類衍生物012
二、熒光素類衍生物014
三、羅丹明類衍生物014
四、二酰亞胺類衍生物016
五、花菁類染料016
六、卟啉類染料017
七、氟硼類染料017
第二節近紅外熒光染料分子設計規則018
一、D-π-A母核的必要性019
二、D-π-A結構中的HOMO-LUMO能級差的調控023
三、D-π-A骨架的剛性化025
四、D-π-A結構的空間保護025
第三節熒光染料技術展望027
參考文獻028

第三章細胞器染色熒光染料033
第一節概述035
第二節細胞膜染色熒光染料036
一、細胞膜的生物醫學功能036
二、細胞膜染色熒光染料及其應用037
第三節線粒體染色熒光染料039
一、線粒體的生物醫學功能039
二、線粒體染色熒光染料及其應用040
第四節溶酶體染色熒光染料043
一、溶酶體的生物醫學功能044
二、溶酶體染色熒光染料及其應用044
第五節高爾基體染色熒光染料047
一、高爾基體的生物醫學功能048
二、高爾基體染色熒光染料及其應用048
第六節內質網染色熒光染料051
一、內質網的生物醫學功能052
二、內質網染色熒光染料及其應用052
第七節細胞核染色熒光染料056
一、細胞核的生物醫學功能056
二、細胞核染色熒光染料及其應用057
參考文獻058

第四章細胞環境敏感熒光染料063
第一節極性敏感熒光染料064
一、基於萘酰亞胺基團的極性敏感熒光染料064
二、基於香豆素基團的極性敏感熒光染料065
三、基於尼羅紅類的極性敏感熒光染料067
四、基於萘類的極性敏感熒光染料068
第二節溫度敏感熒光染料069
一、基於有機小分子的溫度敏感熒光染料069
二、基於聚合物大分子的溫度敏感熒光染料071
三、基於納米材料的溫度敏感熒光染料072
第三節黏度敏感熒光染料074
一、基於BODIPY的黏度敏感熒光染料075
二、基於DCVJ的黏度敏感熒光染料077
三、基於花菁類的黏度敏感熒光染料078
第四節pH敏感熒光染料080
一、基於氨基可逆質子化的pH敏感熒光染料080
二、基於N-雜環質子化的pH敏感熒光染料082
三、基於酚類的pH敏感熒光染料083
四、基於羅丹明開環的pH敏感熒光染料084
第五節環境敏感熒光染料在生物醫學應用中的展望087
參考文獻087

第五章細胞內離子成像用熒光識別染料093
第一節堿金屬離子及堿土金屬離子熒光識別染料094
一、鈣離子熒光識別染料094
二、鎂離子熒光識別染料095
三、鈉離子熒光識別染料098
四、鉀離子熒光識別染料100
第二節生物體內主要過渡金屬離子熒光識別染料101
一、鋅離子熒光識別染料102
二、鐵離子及亞鐵離子熒光識別染料104
三、銅離子熒光識別染料106
第三節陰離子熒光識別染料108
一、鹵素離子熒光識別染料109
二、（焦）磷酸根離子熒光識別染料111
第四節有害重金屬離子熒光識別染料113
一、汞離子熒光識別染料113
二、鎘離子熒光識別染料115
三、鉛離子熒光識別染料115
四、鈀離子熒光識別染料116
參考文獻118

第六章生物活性小分子熒光識別染料125
第一節活性氧物種熒光識別染料126
一、單線態氧熒光識別染料127
二、過氧化氫熒光識別染料129
三、超氧陰離子熒光識別染料132
四、羥基自由基熒光識別染料134
五、次氯酸熒光識別染料137
六、過氧亞硝酸鹽熒光識別染料139
第二節生物硫醇類化合物熒光識別染料140
一、半胱氨酸和高半胱氨酸熒光識別染料141
二、谷胱甘肽熒光識別染料146
第三節生物氣體熒光識別染料151
一、一氧化氮熒光識別染料152
二、硫化氫熒光識別染料157
三、一氧化碳熒光識別染料162
參考文獻164

第七章生物酶熒光識別染料173
第一節概述174
第二節氧化還原酶熒光識別染料175
一、環氧化酶熒光識別染料175
二、酪氨酸酶熒光識別染料179
三、硝基還原酶熒光識別染料183
四、單胺氧化酶熒光識別染料187
五、過氧化物酶熒光識別染料192
第三節轉移酶熒光識別染料195
一、谷氨酰轉移酶熒光識別染料195
二、硫酸基轉移酶熒光識別染料198
三、甲基轉移酶熒光識別染料199
第四節水解酶熒光識別染料202
一、蛋白水解酶熒光識別染料202
二、羧酸酯水解酶熒光識別染料207
三、磷酸酯酶熒光識別染料209
四、糖苷水解酶熒光識別染料211
參考文獻213

第八章核酸熒光識別染料219
第一節核酸的基本特征220
第二節染色基本原理及類別220
一、靜電作用221
二、溝槽結合模式作用221
三、嵌入式作用222
第三節DNA熒光染料222
一、堿性DNA染料222
二、陽離子型染料223
三、其他類型染料229
第四節RNA熒光染料230
第五節G四聯體熒光染料233
一、DNAG四聯體熒光染料233
二、RNAG四聯體熒光染料240
第六節基於核酸染色的多功能熒光探針242
一、細胞核超分辨探針242
二、細胞核微環境探針247
參考文獻249

第九章蛋白的熒光識別和標記技術253
第一節蛋白特異性標記技術概述254
第二節小分子配體標記255
一、標記細胞骨架的熒光探針255
二、磺酰脲類標記鉀離子ATP通道蛋白探針257
第三節多肽標簽標記258
一、雙砷染料-四半胱氨酸多肽設計以及類似工作259
二、隨機篩選特異性結合染料的多肽標簽262
第四節自修飾酶標簽標記263
一、SNAPTag263
二、HaloTag267
第五節核酸適配體標記269
第六節總結與展望270
參考文獻271

第十章熱激活延遲熒光染料273
第一節熱激活延遲熒光染料的結構與光譜性質274
一、熱激活延遲熒光的概念及發光過程機理274
二、延遲熒光染料的基本物理參數276
三、延遲熒光染料分子結構和設計原則278
第二節生物熒光成像用熱激活延遲熒光染料284
一、可直接應用於生物體繫的熒光素類TADF分子286
二、不能直接應用於生物體繫的TADF分子288
三、可直接應用於生物體繫的其他類TADF分子291
第三節診療一體化用熱激活延遲熒光染料293
第四節熱激活延遲熒光染料生物醫學應用的展望295
參考文獻296

第十一章超分辨成像熒光染料301
第一節概述302
第二節超分辨成像技術303
第三節超分辨成像熒光染料304
一、STED超分辨成像熒光染料306
二、SMLM超分辨成像熒光染料313
第四節總結和展望321
參考文獻322

第十二章熒光分子前藥325
第一節概述326
第二節還原性硫醇激活前藥體繫327
第三節過氧化氫激活前藥體繫330
第四節酶激活前藥體繫332
第五節酸性pH激活前藥體繫335
第六節光激活前藥體繫337
參考文獻339

第十三章光觸發治療用光敏染料343
第一節概述344
第二節光動力治療用光敏染料344
一、Ⅱ型機理光敏劑346
二、Ⅰ型機理光敏劑365
三、臨床光敏藥物369
第三節光熱治療用光敏染料371
一、卟啉類372
二、七甲川菁類375
三、酞菁類378
四、吡咯並吡咯二酮類380
五、克酮酸類382
六、BODIPY類385
參考文獻387

索引395

《熒光染料及其生物醫學應用》是“優選化工材料關鍵技術叢書”的一個分冊。
熒光染料是精細化工產品的一個重要分支，是具有高附加值和實用價值的功能性染料。本書凝結了作者們在熒光染料設計和應用等方面多年的理論研究和實踐經驗，是多項國家和省部級科技成果的結晶。本書從熒光現像和熒光發光原理入手，回顧了熒光染料的發現與發展，介紹了不同識別對像的熒光染料以及它們在生物標記、醫學診斷和疾病治療等方面的應用，展望了相關染料的發展趨勢和前景。包括：緒論，熒光染料概述，細胞器染色熒光染料， 細胞環境敏感熒光染料，細胞內離子成像用熒光識別染料，生物活性小分子熒光識別染料，生物酶熒光識別染料，核酸熒光識別染料，蛋白的熒光識別和標記技術，熱激活延遲熒光染料，超分辨成像熒光染料，熒光分子前藥，光觸發治療用光敏染料。
《熒光染料及其生物醫學應用》內容全面、專業性強，在取材方面力求前沿性、繫統性。適應等

彭孝軍 等 著 中國化工學會 編