作为一个彻彻底底的无神论者，我本不应该在今天说什么“母亲节快乐”——要说，也是给自己听罢了。但是大部分人就是这样，理性和感性总是在冲突，明知没有人听得到，却还是忍不住在心中默念。
我对数字和日期向来不敏感，每次都要仔细回想，才能知道妈到底走了几年。所以，一方面，那天好像是好久以前的事情了；另一方面，跟她说话聊天一起吃饭又好像就在昨天。
我从来没送过妈礼物，生日没有，母亲节也没有。因为那时总觉得拿着爸妈的钱，给爸妈买东西，有点怪怪的。结果到了不用向家里要钱的时候，又没了机会。其实仔细回想，妈也没送过我什么礼物，我们家似乎很不在意这些——倒不是不给我买东西，只是都不是以礼物的形式给我的。
所以，现在能晒出“母亲节快乐”这几个字的人，都是幸福的。
这次还是林伟英课题组的文章，有关林伟英课题组请猛击这里。
Yuan, L.; Lin, W.; Xie, Y.; Chen, B.; Zhu, S., Single Fluorescent Probe Responds to H2O2, NO, and H2O2/NO with Three Different Sets of Fluorescence Signals. Journal of the American Chemical Society 2011, 134 (2), 1305-1315. DOI: 10.1021/ja2100577.
摘要：H2O2和NO都与诸多生理过程有关。本文设计、合成了一种探针FP-H2O2-NO，并研究了其物理性质，利用其在细胞内成像。这是第一种可以对H2O2、NO和H2O2/NO产生三种不同荧光信号的单分子荧光探针。FP-H2O2-NO检测H2O2、NO和H2O2/NO时的荧光信号分别为蓝-黑-黑、黑-黑-红和黑-红-红。这种探针可以在活的巨噬细胞内同时对内源性NO和H2O2多色成像。
活性氧粒子（ROS）和活性氮粒子（RNS）是与许多生理学过程密切相关的两类粒子。而其中H2O2和NO则是两种重要的ROS或RNS。两种分子在细胞中达成一种微妙的平衡，可以抵抗病原体，并据顶何时引发细胞死亡，并与许多疾病有关。之前已有报道应用电子自旋共振（ESR）的方法检测生物体内ROS和NO。但是这种方法不能用于活体生物环境。因此荧光检测最近收到广泛关注。但是之前报道的荧光探针只能单独检测H2O2或NO。而是用混合探针则可能引发荧光信号的干扰。因此，本文合成了一种单分子荧光探针FP-H2O2-NO。这种探针基于7-羟基香豆素-罗丹明体系，可以对H2O2、NO和H2O2/NO由不同的荧光响应。
探针 FP-H2O2-NO（图1）的设计主要基于以下几点考虑：（1）荧光染料的选择。荧光染料选用了7-羟基香豆素和罗丹明。7-羟基香豆素和罗丹明染料的吸收分别在400和550 nm左右。因此，它们的吸收波长相互分开，可以被单独激发。此外，7-羟基香豆素和罗丹明染料的发光分别在460和580 nm。也就是说它们的发光可以互相分开，在发光光谱上不会交迭。这使得它们可以在光学显微镜下同时被观测到，这也是可以对H2O2和NO双色成像的关键。（2）两种荧光染料的连接。7-羟基香豆素和罗丹明染料通过一个刚性的哌嗪基团连接。刚性的连接基团以及相对较短的距离（R = 11.07 Å）确保了7-羟基香豆素-罗丹明骨架可以高效地发生Förster共振能量迁移（FRET）过程。这一点使得多重荧光信号成为了可能。（3）H2O2和NO的响应位点的选择。本文选择了之前报道的两种生物相容性、化学特异性的基团分别用于检测H2O2（硼酸酯）和NO（苯二胺）。（4）确定选择基团的位置。为了将两种基团的相互作用降到最低，应将两个集团放在分子骨架的两端。（5）合成路线。（6）7-羟基香豆素-罗丹明框架设计策略的可调节性。灵活的设计使得框架具有各种不同可能的反应位点。
图1 FP-H2O2-NO的设计策略：该单分子探针可以对H2O2、NO和H2O2/NO有三种不同类型的荧光响应：蓝-黑-黑、黑-黑-红和黑-红-红。
7-羟基香豆素在400 nm处有很强的吸收，但是7-烷氧基香豆素在这个波长吸收处于最小值。罗丹明的螺环构型在550 nm处没有吸收，且几乎不发光，然而其开环构型在500 nm处吸收较强，且具有强的发光。因此，在400 nm光的激发下，单独的FP-H2O2-NO在460和580 nm处没有发光；用550 nm光激发时，580 nm处也没有发光。但有H2O2存在时，FP-H2O2-NO的硼酸酯基团脱去生成FP-NO，FP-NO中包含7-羟基香豆素和螺环构型的罗丹明，在400 nm激发下于460 nm处有强发光，而在400或550 nm光激发下，580 nm处没有发光。也就是说，探针对H2O2的荧光响应为蓝-黑-黑。当有NO存在时，苯二胺基团离去，生成FP-H2O2-NO，其中包含7-烷氧基和开环构型罗丹明，用400 nm光激发下，460 和580 nm处都没有发光，而用550 nm激发时，580 nm处有强发光。也就是说，探针对NO的荧光响应为黑-黑-红。当H2O2/NO都存在时，硼酸酯和苯二胺基团都离去生成化合物9，包括7-羟基香豆素和开环构型的罗丹明。用400 nm光激发化合物9（也就是7-羟基香豆素-罗丹明框架），7-羟基香豆素的发光通过FRET途径转移至罗丹明。因此，在400 nm光激发下，460 nm处没有发光，而在400或550 nm光激发下，580 nm处有强发光。也就是说，探针对H2O2/NO的响应为黑-红-红。综上所述，单分子探针FP-H2O2-NO可以对H2O2、NO和H2O2/nO由三种荧光信号：400 nm激发下的460 nm发光为INHIBIT逻辑门，400和550 nm激发下的580 nm处发光分别为AND和TRANSFER逻辑门[1]。
探针的合成路线如图2所示。
图2 探针FP-H2O2-NO和对照化合物FP-H2O2、FP-NO和9的合成
作者首先用对照化合物FP-H2O2和FP-NO检测了硼酸酯反应位点和苯二胺位点对H2O2和NO的选择性。如图3a所示，FP-H2O2对H2O2有较强的荧光发光相应，然而其对NO没有荧光响应，这说明硼酸酯位点相对NO来说，对H2O2有较高的选择性。如图3b所示，FP-NO的苯二胺位点相对H2O2来说，也对NO有较高的选择性。综上所述，硼酸酯和苯二胺位点可分别独立地对H2O2和NO作出荧光响应，这对探针FP-H2O2-NO是至关重要的。
图3 （a）400 nm激发光下对照化合物FP-H2O2在H2O2（●）或NO（■）存在下时在586 nm处的发光强度。（b）550 nm激发光下对照化合物FP-NO在H2O2（●）或NO（■）存在下时在586 nm处的发光强度。
然后作者检测了纯探针FP-H2O2-NO分子的光谱性质。如图4a所示，FP-H2O2-NO在330 nm附近有特征吸收峰。然而由于其7-羟基香豆素基团被烷基化，所以在400 nm附近没有吸收峰。然而与之相对的是，对照化合物9和FP-NO在400 nm附近有较强的吸收。此外，纯的探针FP-H2O2-NO在558 nm处附近也没有吸收，这是因为罗丹明处于螺环化构型。然而，罗丹明处于开环构型的对照化合物9和FP-H2O2在558 nm处有较强的吸收。用400 nm的光激发，FP-H2O2-NO几乎没有荧光（图4b）。400 nm光激发下，FP-NO在460 nm处有较强的发光，这是7-羟基香豆素的发光；而9在580 nm处有发光，这是7-羟基香豆素染料FRET机理的能量转移值罗丹明产生的发光。如图4c所示，在550 nm光激发下，FP-H2O2-NO几乎没有发光，这是因为其罗丹明染料为螺环构型。然而含有开环构型罗丹明的9和FP-H2O2都有580 nm处的特征发光。这些差距较大的光谱性能为探针的三种荧光响应信号奠定的基础。
图4 FP-H2O2-NO（▲）、FP-H2O2（◆）、FP-NO（●）和9（■）的吸收光谱（a）及其在400 nm（b）和550 nm（c）光激发下的发光光谱。
在含有20%的pH为7.4的PBS缓冲液中用NO或H2O2滴定FP-H2O2-NO（1 μM）。如图5a所示，随着H2O2浓度的增加，400 nm光激发下，460 nm处荧光强度也随之增长。然而用400 （图5a）或550（图5b） nm光激发，在581 nm处都没有发光。也就是说，在H2O2存在的条件下，FP-H2O2-NO的发光信号模式为：蓝-黑-黑。在NO存在的条件下，用550 nm光激发时，在581 nm处发生明显的荧光发光现象（图5d）。然而用400 nm光激发，则在460或581 nm处都没有发光（图5c）。也就是说，在NO存在的条件下，FP-H2O2-NO的发光信号模式为：黑-黑-红。以上结果说明硼酸酯和苯二胺反应微点可以选择性对H2O2和NO响应。发光波长较大的差距（121 nm）使得这一探针可以用于H2O2和NO的级联双色成像。探针与H2O2和NO的速率常数分别为3.02×10-3 s-1和1.18 × 10-3 s-1（准一级反应速率常数）。
图5 （a,b）不同当量H2O2（0~50 equiv）存在下FP-H2O2-NO在400 nm（a）和550 nm（b）光激发下的发光谱。（c,d）不同当量NO（0~200 equiv）存在下FP-H2O2-NO在400 nm（c）和550 nm（d）光激发下的发光谱。
随后作者研究了FP-H2O2-NO对H2O2和NO共同存在时的荧光响应信号。已有报道说在一些动植物细胞中H2O2可能是产生NO的上游物质（也就是说NO可以诱发H2O2的生成）。如图6所示，在400 nm激发光下，向FP-H2O2-NO中加入H2O2可以在460 nm处引发较强的发光增强现象。然而，400和550 nm激发光下581 nm处的发光强度几乎没有变化。在20 min时加入NO，400和550 nm激发光下的581 nm处的荧光强度显著增强，同时400 nm激发光下460 nm处的发光剧烈降低。也就是说，H2O2和NO共同存在的条件下，FP-H2O2-NO最终的荧光信号模式为黑-红-红。
图6 FP-H2O2-NO的时间相关荧光强度曲线。■：400 nm激发光下460 nm处的强度。●：400 nm激发光喜爱581 nm处的强度。▲：550 nm激发光下581 nm处的强度。注意，H2O2（50 μM）在0 min时加入FP-H2O2-NO（1 μM）中，NO（100 μM）在20 min时加入。
随后，作者检测了FP-H2O2-NO对不同活性氧粒子、活性氮粒子和其他生物相关粒子响应。这些粒子包括过氧化氢、次氯酸、超氧离子、羟基自由基、叔丁基过氧化氢、叔丁氧自由基、NO、NO3-、NO2-、抗坏血酸和去氢抗坏血酸，浓度均为100 μM。如图7所示。其他粒子对H2O2和NO的检测影响很小或者没有影响。
图7 （a）在不同生物相关粒子（100 μM）存在的条件下，400 nm光激发探针FP-H2O2-NO（1 μM）在460 nm处的荧光强度。（b）在不同生物相关粒子（100 μM）存在的条件下，550 nm光激发探针FP-H2O2-NO（1 μM）在460 nm处的荧光强度。
37℃下，HeLa细胞在FP-H2O2-NO（5 μM）中培养30 min未见荧光。然而先用FP-H2O2-NO处理，再用H2O2处理，则在蓝光通道检测到强荧光，而405 nm和540 nm激发下，红光通道都没有荧光。另外，先用FP-H2O2-NO处理HeLa细胞，然后用NO给体二乙基氨基NONOate处理的HeLa细胞在405 nm光激发下，蓝色通道和红色通道没有没有荧光，而在540 nm光激发下，红色通道有很强的发光。此外，先用探针培养30 min，再用H2O2培养30 min，然后用NO给体二乙基氨基NONOate培养30 min，细胞在蓝光通道没有发光，在红光通道有较强的发光。这与以上的设想一致。以上结果如图8所示。
图8 探针处理过的HeLa细胞照片。第一行：只用FP-H2O2-NO（5 μM）处理30 min。第二行：用FP-H2O2-NO（5 μM）处理30 min，再用H2O2处理30 min。第三行：用FP-H2O2-NO（50 μM）处理30 min，再用NO给体二乙基氨基NONOate（50 μM）处理30 min。第四行：用FP-H2O2-NO（5 μM）处理30 min，然后用H2O2（50 μM）处理30 min，再用NO给体二乙基氨基NONOate（50 μM）处理30 min。第一列：明场照片。第二、三、四列如图标注。比例尺为20 μm。
只用FP-H2O2-NO培养的RAW264.7巨噬细胞在405 nm和540 nm的激发下，红光通道和蓝光通道都没有荧光。然而，当RAW 264.7巨噬细胞用佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯（PMA）和FP-H2O2-NO共同处理1h后，蓝光波段可以观测到显著的荧光增强现象。然而，红光波段几乎没有荧光。这一结果与预想一致：PMA可以引发内源性H2O2，但是只能引发极少量的NO。因此，PMA和探针会引起蓝-黑-黑的荧光响应信号。用脂多糖（LPS）处理巨噬细胞12 h，再用FP-H2O2-NO处理1 h，蓝光通道荧光，而405和540 nm激发下的红光通道有强的荧光信号。这一结果也与之前报道的结果吻合：LPS既能引发H2O2，又能引发NO的内源性生成。因此，LPS和探针会引起黑-红-红荧光响应信号。以上结果如图9所示。这是首次利用单分子荧光探针对内源性NO和H2O2同时进行双色成像。
图9 RAW 264.7巨噬细胞用FP-H2O2-NO处理后的照片。第一行：只用FP-H2O2-NO（5 μM）处理1 h。第二行：用FP-H2O2-NO（5 μM）、PMA（1 μg/mL）共同处理1 h。第三行：用LPS（1 μg/mL）处理12 h，然后用FP-H2O2-NO（5 μM）处理1 h。第一列：DIC照片。第二、三、四列如图所标识。比例尺：20 μm。
为了进一步确定细胞加载了探针后的荧光变化确实是有H2O2和NO引起的，作者对比了又刺激剂和相应消除剂存在下的实验结果。RAW 264.7巨噬细胞用LPS处理6 h，然后用NO去除剂2-(4-羰基苯基)-4,4,5,5-四甲基咪唑烷-1-氧-3-氧化物处理，再用FP-H2O2-NO处理，结果蓝光通道有较强发光，而红光通道没有发光。与前述结果对比，可以确信，这一荧光改变确实由NO造成。另外，RAW 264.7巨噬细胞用LPS处理6 h，然后在用H2O2去除剂细胞相容性PEG-过氧化氢酶处理，再用FP-H2O2-NO处理，蓝光通道几乎没有荧光，而405和540 nm光激发下的红光通道与较强的荧光。以上结果如图10所示。与前述结果对比，这一结果确实为H2O2造成的。综上，FP-H2O2-NO确实可以作为内源型H2O2和NO的成像剂。
图10 加入或不加入刺激剂和消除剂时FP-H2O2-NO处理过的RAW 264.7巨噬细胞的照片。第一行：LPS（1 μg/mL）处理12 h，然后用FP-H2O2-NO（5 μM）处理1 h。第二行：LPS（1 μg/mL）处理6 h，然后PTIO处理6 h，再用FP-H2O2-NO（5 μM）处理1 h。第三行：LPS（1 μg/mL）处理6 h，PEG-过氧化氢酶处理6 h，再用FP-H2O2-NO（5 μM）处理1 h。第一列：DIC照片。第二、三、四列如图标识。
[1]^ 三种逻辑门的真值表
AND真值表：
INHIBIT真值表：
TRANSFER真值表：
榜单曲目的选择及排名主要靠本人MP3 Player的播放次数统计（另外个人喜好也会左右其排名）。
格式为：
序次. 艺术家 - 歌名 @ 专辑名 发行时间
http://www.xiami.com/song/showcollect/id/11126333
上个月去了一次四川，因此听歌其实受到了一定的影响。总体来说，这月新歌很多，但是没有像上月的Hometown Glory、I Just Wanna F.那样播放率那么高的歌曲，各种歌曲播放频率都比较平均。本月榜单几乎全部换血，只有Under榜单有上月季军Letting Go，而且几乎排在垫底的位置。另外，这周险些没有中文歌，我犹豫了很久才让曲婉婷的《我的歌声里》PK掉了Chase & Status/Liam Bailey的Blind Faith以及Will Young的Jealousy。与上月相比，本月榜单也稍偏小众——但总体来说还是口水的~
1. Bon Iver - Towers @ Bon Iver, Bon Iver 2012
7. Bon Iver - Perth @ Bon Iver, Bon Iver 2011
Bon Iver在Grammy最佳新人的领奖台上真是敢说话：“感谢的我的那些一次性歌迷们给了我这个奖”（指评委们）。这本专辑我也是用了一个月才慢慢消化。Bon Iver的假声雌雄莫辨，歌词晦涩难懂，编曲变幻复杂，小众得可以。Towers的MV拍得也是清新气息扑面而来。貌似最近主流乐界开始向另类歌曲伸出橄榄枝。
2. The Wanted - Warzone @ Battleground 2011
去年的英国乐坛中男声组合又突然火了起来。The Wanted凭借一首Glad You Came在接连英美两国霸榜。貌似年轻男声组合的套路多少年来也没有变。上口的旋律，帅气的外边，完美的和声，都是成功男生组合的必备因素。这首Warzone副歌部分那段华丽的“I-i-i-i-i-”长音，实在是让人欲罢不能。
3. Wiz Khalifa - The Cruise @ Taylor Allderdice 2012
这首歌选自Wiz Khalifa的第十张mixtape。其实我一直没有太搞清楚mixtape和compilation的区别，大意是mixtape是歌手个人挑选的精选集，不会作为唱片公司的重点推销对象，此外在版权上也有些许的区别。副歌那句“Got the windows down, radio's on”我一开始还以为是采样自什么歌里的，但貌似就是Wiz Khalifa自己的声音。这是首副歌旋律及编曲都很精彩的rap歌曲。
4. Estelle - Love the Way We Used To @ All of Me 2012
Estelle今年这本专辑貌似没有什么American Boy式的经典歌曲，不过作为传统的R&B歌手来说，表现也算中规中距。本月入榜的两首歌都不是单曲。这首Love the Way We Used To诙谐而俏皮，气氛轻松愉快，是一首炫耀甜蜜的情色（误XD）歌曲。
5. One Direction - Up All Night @ Up All Night 2011
又是小毛孩的男声组合。青春洋溢是最大的亮点。泡泡糖的歌词、泡泡糖的旋律、泡泡糖的编曲，用来调节一下神经也不错。不过话说One Direction到底是多爱Katy Perry？
6. Carole King - The Ballad of Chicken Soup @ Really Rosie 1975
16. Carole King - One Was Johnny @ Really Rosie 1975
25. Carole King - Alligators All Around @ Really Rosie 1975
Carole King是美国的先锋民谣女歌手，在美国乐坛也是地位极高的人物。这本专辑Really Rosie是同名儿童音乐剧的原声。每首歌都短小精悍，歌词简单易懂，琅琅上口，说白了就是儿歌。比如One Was Johnny其实是教小朋友数数的，Alligators All Around其实是教小朋友们字母表的。但虽然是儿歌，听起来却不觉得幼稚。The Ballad of Chicken Soup中Carole King充满爆发的唱腔，也让人怀疑这到底是不是给小朋友听的，不会吓到他们么……
8. Jessie J - Domino @ Who You Are 2011
Jessie J这首Domino在我的MP3里徘徊了很久，到了听歌不景气上个月才得以登榜。Jessie J的亮点在于超强的唱功：高音、爆发力以及转音。Domino大概是Jessie J在美榜上成绩最好的单曲了。不过Jessie J长得是真心丑啊╮(╯_╰)╭
9. Flo Rida/Sia - Wild Ones @ Only One Rida (Part 2) 2011
这首Wild Ones的情况与Domino类似，听了许久，刚刚上榜。Sia可圈可点的沙哑嗓音，旋律入耳的副歌，以及从头到尾high翻天的动感。可见，对Rap歌曲来说，找对Featuring歌手以及写副歌的人，是十分重要的。
10. Gym Class Heroes - The Queen and I @ As Cruel as School Children 2006
24. Gym Class Heroes/Estelle - Guilty as Charged @ The Quilt 2008
Gym Class Heroes是一支rap rock乐团，最出名的歌当属2005年的Cupid's Chokehold。主唱Travis McCoy也曾发行过solo专辑。Gym Class Heroes的风格多变，经常混搭各种曲风。前首歌气场较足，后首歌请来了R&B曲风的Estelle，平添了几分活泼之意。
11. Melody Thornton – Lipstick & Guilt @ P.O.Y.B.L 2012
Melody Thornton曾经是The Pussycats中最年轻的成员。当年她就是仅次于Nicole Scherzinger的主音歌手。这首歌选自她今年发行的mixtape专辑P.O.Y.B.L，标题意为“Piss On Your Black List”。Melody Thornton的音色浑厚而不死板，这首歌霸气十足。她的专辑将于今年发行。
12. Real Estate - It's Real @ Days 2011
Real Estate是来自美国新泽西州的独立摇滚乐团。这首歌选自他们第二张专辑。其实Days下载已久，最近重听时才发现错过了这首好歌。好吧，我承认，我是被“Whoa Whoa Whoa Oh Oh”那段吸引来的。
13. James Morrison/Jessie J - Up @ The Awakening 2011
James Morrison这首单曲依旧闷骚——真假声的转换加上哀怨的唱腔跟歌曲内容的匹配度极高。据说最开始想找Adele来合作的，不过最后还是跟Jessie J一起。话说这歌真的不适合Jessie J，完全不能体现她的声音特色。这首歌属于慢热型的作品，必须要细细品味才知道它的好处。
14. Meja - Arrietty's Song @ AniMeja Ghibli Songs 2010
Meja是一个瑞典流行女歌手。2010年，她发行了一张以吉卜力工作室电影为主题的翻唱专辑。这首歌选自2010年电影借りぐらしのアリエッティ（《借东西的小人阿莉埃蒂》），为电影的片尾曲。Meja的声音清澈悦耳，随没有太大的特色，但十分适合此类翻唱专辑。
15. SBTRKT - Heatwave @ SBTRKT 2011
SBTRKT是英国音乐人Aaron Jerome发起的一项音乐计划，Aaron Jerome以这一艺名混音了诸多乐人的歌曲。这首Heatwave选自SBTRKT的同名处女专辑。专辑中充斥着dubstep气氛，还夹杂着soul、funk歌曲，十分适合洗脑。
17. James Blake - A Case of You @ Enough Thunder 2011
这首歌其实我从4月下旬才开始听，但逐渐有洗脑趋势。预计5月也会在My Fav榜单上走势良好。这首由英国电音鬼才James Blake翻唱的加拿大民谣神作A Case of You具有不输原唱Joni Mitchell的风味。纯钢琴的伴奏，加上与James Blake年轻帅气外貌不符的沉郁唱腔，以及Vicky Cristina Barcelona（《午夜巴塞罗那》，2008）女主角Rebecca Hall出演的意识流型MV，都让这首歌几乎完美无缺。
18. 久石譲 - 風のとおり道(Acoustic Version) @ となりのトトロ サウンドブック 1988
这首歌选自《龙猫》（となりのトトロ，1988）的原声带之一《龙猫音乐集》（となりのトトロ サウンドブック）。电影中有杉並児童合唱団版本的《風のとおり道》。这首Acoustic Version重新编曲，加入了古朴的东方气氛——虽然用的还是西洋乐器，旋律为长笛娓娓道来。
19. Eric Turner/Lupe Fiasco/Tinie Tempah - Angels & Stars 2012
英国说唱歌手Tinie Tempah与2010年的英镑冠单Written in the Stars中，美国歌手Eric Turner就负责了副歌部分的演唱。今年这首Angels & Stars，Eric Turner则是以主音歌手的形式出现，这首歌被乐评人称为Written in the Stars的延续，不过貌似连榜都没有打上，其实听起来Eric Turner的戏份还是弱了一点。据说Eric Turner今年有望推出个人专辑。
20. Duffy - Fool for You @ Rockferry (Deluxe Edition) 2008
英国总是为美国乐坛提供优秀的Jazz/Soul女歌手，近日B榜上的英格兰入侵也不在少数。当年Duffy凭借其复古而磁性的嗓音以一首Mercy在英美两地大热。后来专辑Rockferry也出了豪华版。这首Fool for You就选自Rockferry的豪华版。值得一提的是，Duffy在2010年推出的第二张专辑Endlessly简直大失水准……
21. 曲婉婷 - Life Is Like a Song 2012
最近，由于《春娇与志明》的热播，一个早就出道的女歌手骤然走红。不得不说曲婉婷的声音确实很完美，饱满而甜美，英文发音也算字正腔圆。其清新的气息更是受到豆瓣上一众清新脑残粉追捧不已，只是不知道她能走多远。这首Life Is Like a Song轻快活泼，很适合春夏的阳光天听。
22. Rihanna - Do Ya Thang @ Talk That Talk 2011
日日的单曲打得十分混乱，现在大家都说好听我却很烦的Where Have You Been貌似很有潜力的样子，还有《还珠格格》的千手观音MV也提前放了出来。不过日日还是加勒比海域出来的人吗，略带雷鬼风格的轻快舞曲还是我的最爱。估计Do Ya Thang是永远不会打单的，但是日日每每还是要在专辑里放上些许雷鬼舞曲，是不是对家乡的怀念啊。
23. Foo Fighters - Rope @ Wasting Light 2011
本来以为上期Uner榜单的Walk会窜到榜上，没想到4月上榜的却是这首Rope。其实也没什么好说的，很燃很热血就是了。
4月中旬去成都召开的化学会学术年会打酱油——酱油打得很high啊，各种吃各种玩。但是既然老板让去了咱也不能白去吗~所以最近几次的文献阅读笔记基本都会围绕着化学会上看到的东西。
今天介绍的是湖南大学林伟英课题组的一项工作。根据林伟英老师的个人页面上介绍：
林伟英，教授，博士生导师，教育部新世纪优秀人才。1990年本科毕业于厦门大学化学系。 2000年于美国Kansas大学药物化学系获博士学位。2001－2005年先后在美国Einstein医学院和MIT从事博士后研究。 2005年起任湖南大学化学化工学院教授。主要研究方向为染料/分子探针/传感器。
查了一下他的文献，近两年中数目颇丰[1]，在2010~2011年内，共发表2篇Journal of the American Chemical Society，1篇Angewandte Chemie International Edition，6篇Chemistry – A European Journal，10篇Chemical Communications，4篇Organic Letters。最近可能会介绍他们课题组的系列文献，这里先介绍一篇他们于去年发表于《美国化学会志》上的文章。
Yuan, L.; Lin, W.; Yang, Y.; Chen, H., A Unique Class of Near-Infrared Functional Fluorescent Dyes with Carboxylic-Acid-Modulated Fluorescence ON/OFF Switching: Rational Design, Synthesis, Optical Properties, Theoretical Calculations, and Applications for Fluorescence Imaging in Living Animals. Journal of the American Chemical Society 2011, 134 (2), 1200-1211.
摘要：本文设计了一系列近红外（NIR）功能染料，这些染料使用羧酸通过螺环化反应来调控荧光的开-关转换过程。基于这种设计策略，作者合成了一系列长沙（CS1-6）NIR荧光团，这是一种新型的NIR功能荧光染料，具有较大的消光系数、较高的量子产率、较高的亮度、良好的光稳定性以及足够的化学稳定性。与传统罗丹明染料相比，这种染料即保持了罗丹明的荧光开-关转换性质，又具有NIR区的吸收和发光。作者还通过量子化学方法计算了CS1-6 NIR染料的结构-光学性质之间的关系。以CS2为基础，作者还设计合成了新型NIR荧光发光型传感器7，可以在活体中对内源性HClO成像。
近红外（650 – 900 nm）染料在化学生物学中的应用前景广泛，因为其对生物的光损伤最小，可以探查深层组织，并可将背景自发荧光的影响最小化。花青染料是最常见的NIR染料，但是其光致电子转移过程（PET）很难发生。
罗丹明染料具有较高的摩尔消光系数、较大的荧光量子产率、较好的光漂白抗性。罗丹明的羧酸基团可以发生分子内环化反应。开环形式发光，而螺环形式不发光。在生理pH值下，开环形式占优势（图1A）。也就是说，罗丹明染料在生理pH下是发光的。然而在生理pH之下，罗丹明胺不发光的螺环形式占优势（图1A）。已有报道罗丹明染料可以检测各种金属离子。
之前文献报道的罗丹明类似物罗丹明800（图2）是一种NIR染料，但是罗丹明的9为上不是苯甲酸基团，而是CN基团。因此，罗丹明800没有典型的罗丹明螺甾内酯开环过程。也就是说，罗丹明800可以标记生物分子，但是并不能作为NIR荧光传感器。
有报道部花青A（图1B）的最大吸收位于700 nm处。但部花青的荧光性能并未见报道。作者合成并研究了其荧光性质。结果发现部花青A在734 nm处有较强的发光（图1B），甲醇中的荧光量子产率为0.34。
基于以上的原因，本文设计了一种新型的NIR功能染料，成为长沙（CS）NIR，该染料同时具有部花青A和苯甲酸基团（图1C）。其中部花青A部分具有NIR性质，而羧酸基团则可以通过螺环化反应来控制荧光的开/关。
图1 具有罗丹明式羧酸调控的荧光开/关的新型长沙（CS）近红外功能染料的设计策略。（A）传统罗丹明和罗丹明胺衍生物的螺环化过程。（B）部花青染料A在甲醇中的发光光谱。值得一提的是，部花青染料A的光物理性质之前并无报道。（C）新型长沙（CS）和长沙胺衍生物的螺环化过程。标注出的结构式在生理pH值下占优势的形式。新型CS NIR功能染料螺环化过程中的电子转移途径与传统的罗丹明染料螺环化过程十分相似。但是常用的罗丹明染料的吸收和发光都是在可见光区的（500-600 nm）。
图2 罗丹明800的结构
首先作者合成了与罗丹明6G、罗丹明B和罗丹明101类似的染料CS 1-3。之前有报道修饰吲哚基团可以调节花青类染料的吸收及发光波长，因此作者又合成了具有苯[e]并吲哚基团的CS 4-6。染料结构如图3所示。这几种染料在NIR区域具有不同的发光和吸收波长。合成路线如图4所示。
图3 经典罗丹明染料和新型CS NIR染料的对比。
图4 CS 1-6的合成路线。反应条件：（a）H2SO4，Δ，然后70% HClO4。（b）乙酸酐，25℃，10 min。（c）乙酸酐，50℃，30 min。
CS 1-6在不同溶液里的发光如图5-9所示。从CS 1至CS 6，光谱逐渐红移。CS 1-3的光谱性质与其母体的罗丹明6G、B和101类似，变化顺序也一致。这几种染料的摩尔消光系数和量子效率也较高。
图5 CS 1-6以及罗丹明6G在乙醇中的吸收和发光。
图6 CS 1-6在甲醇中的吸收和发光
图7 CS 1-6在乙腈中的吸收和发光
图8 CS 1-2在pH 7.4 PBS（含5%甲醇）、CS 3-5在pH 7.4 PBS/CH3OH（v/v，8:2）、CS 6在pH 7.4 PBS/CH3OH（v/v，1:1）的吸收和发光
图9 CS 1-6在氯仿中的吸收和发光
CS2及其胺类衍生物的发光强度随pH变化的情况如图10所示。在pH为5~11的范围内，CS2具有较强的荧光。pKcycl指的是化合物发光由于螺环化作用而减弱至最大发光的一半时的pH值。CS2的pKcycl值为12，而CS2-NH2NH2的pKcycl值为4.3。
图10 不同pH值下CS2（A）和CS2-NH2NH2（B）的主要构型。标注出的结构式在生理学pH值下的优势构型。（C）荧光强度的pH相关曲线，CS2为黑色方形线，CS2-NH2NH2为红色圆形线。
氙灯（150 W）透过10 nm狭缝在CS1-6的最大吸收波长下照射1 h，还可以保持97%的荧光强度。用100 μM的HClO处理CS2 70 min，荧光强度为处理前的94%。因此下文用CS2的衍生物来检测HClO。
CS1-6的优化结构如图11-16所示。苯甲酸和2,3-二氢-1H-三环二苯并吡喃核心是垂直的，也就是非电子耦合的。
图11 CS1的DFT优化结构。碳、氮和氧原子分别为灰色、蓝色和红色。
图12 CS2的DFT优化结构。碳、氮和氧原子分别为灰色、蓝色和红色。
图13 CS3的DFT优化结构。碳、氮和氧原子分别为灰色、蓝色和红色。
图14 CS4的DFT优化结构。碳、氮和氧原子分别为灰色、蓝色和红色。
图15 CS5的DFT优化结构。碳、氮和氧原子分别为灰色、蓝色和红色。
图16 CS6的DFT优化结构。碳、氮和氧原子分别为灰色、蓝色和红色。
基于CS2，作者合成了一种在活巨噬细胞和活鼠中检测HClO的探针7（如图17）。HClO是一种活性氧粒子（ROS），是一种与生物过程密切相关的中间体，可以在活化的粒性白细胞中通过髓过氧化酶（MPO）从氯离子过氧化得到。过量的HClO与许多炎症相关的疾病（包括心脑血管疾病，类风湿性关节炎和癌症等）有关。
探针7的在生理学pH值下的螺环构型不发光，与HClO反应后，氨基硫脲基团变成1,3,4-恶二唑基团。而1,3,4-恶二唑取代的染料在生理pH下式开环构型，是发光的（如图18所示）。因此，探针7可以在生理条件下作为HClO的荧光发光型探针。
图17 探针7的合成路线。（a）为N-羟基琥珀酰亚胺（HOSu）。（b）NH2NHCSNH2，TEA
图18 探针7识别HClO的机理
如图19a所示，加入自由的探针7溶液不发光，加入HClO之后荧光光谱剧烈改变。在746 nm处发生显著的荧光发光相应（一直延伸至870 nm）。质谱、NMR、吸收光谱和发光光谱都可以证实荧光发光型响应确实是图18的机理。图19b则显示探针7对HClO的选择性较高，对其他的生物相关试剂（ROS、活性氮粒子和其他试剂）没有响应，这些试剂包括过氧化氢、超氧离子、羟基自由基、叔丁基过氧化物、叔丁氧自由基、一氧化氮、硝酸根、亚硝酸根、抗坏血酸和脱氢抗坏血酸。
图19 （a）探针7（5 μM）在加入0-70 μMHClO后的荧光光谱（溶剂为PBS缓冲液，50 mM，pH 7.4，含有30%的CH3CN），激发波长为690 nm。插入图为探针7（5 μM）在746 nm处的发光强度对HClO浓度（0 ~ 70 μM）作图。（b）加入不同生物相关试剂（70 μM）后探针7在764 nm处的发光强度，激发波长为690 nm。
已知用脂多糖（LPS）和十四酰佛波醇乙酸酯（PMA）刺激后，巨噬细胞可以产生HClO。作者用探针7（5 μM）处理RAW264.7巨噬细胞，无荧光产生（图20a）。巨噬细胞用LPS（1 μg/mL）处理12 h，再在含有PMA（1 μg/mL）和探针7（5 μM）的条件下联合培养30 min，可以观测到NIR发光的剧烈变化（如图20e）。Hoechst 33258染料和Mito Tracker Green的染色结果说明其对细胞没有显著的毒性（图20e, d, f）。
图20 （a）RAW264.7巨噬细胞在只有探针7（5 μM）存在的条件下培养60 min的荧光照片（红光通道）。（b-f）用使用1 μg/mL的LPS处理12 h，再在含有PMA（1 μg/mL）、探针7（5 μM）、Hoechst 33258（4.5 μM，一种蓝色荧光染料）和Mito Tracker Green（5 μM，线粒体绿色荧光探针）联合培养细胞60 min。（b）微分干涉差显微镜（differential interference contrast，DIC）图像[2]。（c）蓝光通道的发光照片（核染色）。（d）绿光通道的发光照片（线粒体染色）。（e）红光通道发光照片。（f）全通道的发光照片。
当活化的巨噬细胞和嗜中性粒细胞处于脂多糖（LPS）式严重炎症状态时，会产生HClO。ICR小鼠[3]分为三组。一组作为对照组。第二组在腹腔中注入生理盐水（400 μL），随后腹腔（i.p.）注射探针7（120 nmol）。第三组i.p.注射LPS（1 mg，溶于400 μL生理盐水），4 h后i.p.注射探针7。麻醉后，腹部备皮。注入探针7的10 min后用FMT 2500 LX定量断层活体成像体系检测成像，如图21a-c所示。加入LPS和探针7的小鼠具有较高的荧光读数，光子数为只加入生理盐水和探针7的小鼠的4倍（图21d）。
图21 LPS引发炎症过程中探针7检测小鼠腹腔内产生的HClO的活体荧光成像（伪彩色）图示：（a）负对照，无LPS也无探针7。（b）i.p.注入生理盐水后，i.p.注入探针7（120 nmol）。（c）i.p.注入LPS的生理盐水溶液，随后i.p.注入探针7。注入探针7后10 min，使用FMT 2500 LX定量断层活体成像系统成像，激发滤波器为670 nm，发光范围为690 ~ 740 nm。（d）a – c的荧光强度定量比较。
[1]^ 林伟英课题组近几年的论文发表情况
1952年，Nomarski在相差显微镜原理的基础上发明了微分干涉差显微镜（differential interference contrast microscope）。DIC显微镜又称Nomarski相差显微镜（Nomarki contrast microscope），其优点是能显示结构的三维立体投影影像。与相差显微镜相比，其标本可略厚一点，折射率差别更大，故影像的立体感更强。
DIC显微镜的物理原理完全不同于相差显微镜，技术设计要复杂得多。DIC利用的是偏振光，有四个特殊的光学组件：偏振器（polarizer）、DIC棱镜、DIC滑行器和检偏器（analyzer）。偏振器直接装在聚光系统的前面，使光线发生线性偏振。在聚光器中则安装了石英Wollaston棱镜，即DIC棱镜，此棱镜可将一束光分解成偏振方向不同的两束光（x和y），二者成一小夹角。聚光器将两束光调整成与显微镜光轴平行的方向。最初两束光相位一致，在穿过标本相邻的区域后，由于标本的厚度和折射率不同，引起了两束光发生了光程差。在物镜的后焦面处安装了第二个Wollaston棱镜，即DIC滑行器，它把两束光波合并成一束。这时两束光的偏振面（x和y）仍然存在。最后光束穿过第二个偏振装置，即检偏器。在光束形成目镜DIC影像之前，检偏器与偏光器的方向成直角。检偏器将两束垂直的光波组合成具有相同偏振面的两束光，从而使二者发生干涉。x和y波的光程差决定着透光的多少。光程差值为0时，没有光穿过检偏器；光程差值等于波长一半时，穿过的光达到最大值。于是在灰色的背景上，标本结构呈现出亮暗差。为了使影像的反差达到最佳状态，可通过调节DIC滑行器的纵行微调来改变光程差，光程差可改变影像的亮度。调节DIC滑行器可使标本的细微结构呈现出正或负的投影形象，通常是一侧亮，而另一侧暗，这便造成了标本的人为三维立体感，类似大理石上的浮雕。
DIC显微镜使细胞的结构，特别是一些较大的细胞器，如核、线粒体等，立体感特别强，适合于显微操作。目前像基因注入、核移植、转基因等的显微操作常在这种显微镜下进行。
Hauschka用Swiss小鼠群以多产为目标，进行选育，以后美国癌症研究所（Institute of Cancer Research）分送各国饲养实验，各国称为ICR.
中国科学院遗传研究所在1973年从日本国立肿瘤研究所引进，1979中国医学科学院分院动物中心引进，1978年北京检定所引进，1983年上海计划生育研究所从瑞士苏黎世毒理学研究所引进。
品种特征：毛色白化。适应性强，体格健壮，繁殖力强，生长速度快，实验重复性较好，雌鼠自发性畸胎瘤和管状腺瘤发病率为0%~1%，用氨基甲酸乙酯诱发时，11~16天胚胎期畸胎瘤和管状腺瘤发病率为5.9%，离乳个体管状腺瘤和囊瘤发生率为30%,孕鼠为3%。是国际通用的封闭群小鼠, 我国从美国、日本、英国、瑞士等国引进的ICR，各群体之间在遗传特性方面不可避免地出现了一些差异，在应用时应注意。ICR/JCL小鼠是进行免疫药物筛选，复制病理模型较常用的实验动物。外周血象和骨髓细胞，具有较好的稳定性，是良好的血液学实验用动物。已广泛用于药理、毒理、肿瘤、放射性、食品、生物制品等的科研、生产和教学，与我国自行选育的昆明小鼠很类似。
Flier, B. M. I.; Baier, M. C.; Huber, J.; Müllen, K.; Mecking, S.; Zumbusch, A.; Wöll, D., Heterogeneous Diffusion in Thin Polymer Films As Observed by High-Temperature Single-Molecule Fluorescence Microscopy. Journal of the American Chemical Society 2011, 134 (1), 480-8.
本文使用了单分子荧光显微镜研究了135℃下聚苯乙烯（PS）薄膜中苝二酰亚胺的动力学过程。这一高温是迄今为止单分子光谱法研究的最高温度，该温度是通过自建设备获得的，这一设备可以确保将加热质量限制在最小，从而可以在热固塑料的加工和应用的温度范围内进行温度相关的单分子荧光检测，以研究其结构动力学。为了确保高分子链的松弛，本实验选择了分子量为300 g/mol的PS，这一分子量小于PS的缠结长度。作者发现单个PDI探针分子在接近Tg时发生显著的异质化现象。通过分析观测到的单探针分子的追踪半径，可以区分运动的和固定的分子。到达体材的玻璃化转变温度Tg,bulk后，探针分子变成固定分子；当温度超过Tg,bulk + 40 K后，所有的探针分子都变成运动的。在比Tg,bulk高0到40 K的范围内，活动探针分子的比例与膜厚有强烈的相关性。较低温度下，30 nm薄膜比厚膜的流动性更好。本实验使用Monte Carlo紊流模拟法比较并解释了流动探针分子所占的比例。模拟结果说明，检测到的异质化过程可以用如下模型解释：该模型假定了Tg属性，以及探针分子更有可能留在表面，这两种效应都是由密度特征决定的——在高分子-空气界面处，高分子的密度会减小。
Saha, S.; Chhatbar, M. U.; Mahato, P.; Praveen, L.; Siddhanta, A. K.; Das, A., Rhodamine-alginate conjugate as self indicating gel beads for efficient detection and scavenging of Hg2+ and Cr3+ in aqueous media. Chemical Communications 2012, 48 (11), 1659-61.
本文介绍了一种新型以罗丹明-褐藻酸盐高分子为基础的高荧光比色化学传感胶束，用于去除水溶液中的Hg2+和Cr3+。
Teiber, M.; Mueller, T. J. J., Rapid consecutive three-component coupling-Fiesselmann synthesis of luminescent 2,4-disubstituted thiophenes and oligothiophenes. Chemical Communications 2011, 48 (15), 2080-2.
本实验通过三组分连续反应，将(杂)芳酰氯、炔烃、2-巯基乙酸乙酯反应生成2,4-二取代噻吩的5-羧化物，产率较高。在这一拟五组份反应中可以以较高的产率值得发蓝光的对称四联噻吩和五联噻吩。
Yan, Q.; Hu, J.; Zhou, R.; ju, y.; Yin, Y.; Yuan, J., Visible light-responsive micelles formed from dialkoxyanthracene-containing block copolymer. Chemical Communications 2011, 48 (13), 1913-5.
本文合成了一系列含有二烷氧基蒽的二元共聚物，该共聚物对可见光有响应。这些共聚物在水中可以自聚集成胶束结构。绿光（540 nm）可以剪断这些蒽基的部分，从而使共聚物断裂为两个部分，引发胶束的解聚集效应。
Gallavardin, T.; Armagnat, C.; Maury, O.; Baldeck, P. L.; Lindgren, M.; Monnereau, C.; Andraud, C., An improved singlet oxygen sensitizer with two-photon absorption and emission in the biological transparency window as a result of ground state symmetry-breaking. Chemical Communications 2012, 48 (11), 1689-91.
该化合物的发色团中带有二炔连接的二溴苯基团，具有较好的双光子性质，可以作为改良的单线态氧敏化剂，并用于生物透明窗中。
Wei, W.; Xu, C.; Ren, J.; Xu, B.; Qu, X., Sensing metal ions with ion selectivity of a crown ether and fluorescence resonance energy transfer between carbon dots and graphene. Chemical Communications 2012, 48 (9), 1284-6.
本文报道了一种金属离子传感器，可以高选择性地检测钾离子，并具有可变的动态范围。该传感器利用了离子选择性的冠醚以及碳量子点和石墨烯之间荧光共振能量传递。
Ramanan, C.; Smeigh, A. L.; Anthony, J. E.; Marks, T. J.; Wasielewski, M. R., Competition between Singlet Fission and Charge Separation in Solution-Processed Blend Films of 6,13-Bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene with Sterically-Encumbered Perylene-3,4:9,10-bis(dicarboximide)s. Journal of the American Chemical Society 2011, 134 (1), 386-97.
本文研究了N,N-双(2,6-二异丙基苯基)苝-3,4:9,10-双(二羧酰亚胺)（1）及其1,7-二苯基（2）、1,7-双(3,5-二叔丁基苯基)（3）衍生物与6,13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯（TIPS-Pn）组成的混合薄膜的光物理性质和表面形态，该薄膜可以用于有机光伏（OPV）器件的光活性层。苝-3,4:9,10-双(二羧酰亚胺)（PDI）的1,7-取代位阻越大，固相中越难以聚集。原子力显微镜和X射线衍射测量薄膜得到的结果表明，随着空间位阻以1 < 2 < 3的顺序增大，PDI聚集程度的减小，从而TIPS-Pn晶区的密度/尺寸比也随之减小。作者测量了溶液制备TIPS-Pn:PDI混合薄膜在~100 nm处的瞬态吸收光谱，以研究其电荷分离动力学。结果显示：选择性激发TIPS-Pn可以导致超快单线态分裂（1*TIPS-Pn + TIPS-Pn → 2 3*TIPS-Pn）与1*TIPS-Pn向PDI 1-3的电荷转移。从1到2到3，TIPS-Pn:PDI混合薄膜的同质性越来越强，其电荷分离过程也逐渐超过单线态分裂过程。超快电荷分离可以形成双生自由基离子对能态1(TIPS-Pn+·-PDI-·)，然后发生自由基对的系间窜越生成3(TIPS-Pn+·-PDI-·)，随后发生电荷重组生成3*PDI或3*TIPS-Pn。从3*PDI到TIPS-Pn的电荷转移也可以生成3*TIPS-Pn。因此，多种途径都可以生成3*TIPS-Pn，所以基于这种体系的OPV的设计中必须要利用三线态的电荷分离。
Zou, C.; Zhang, Z.; Xu, X.; Gong, Q.; Li, J.; Wu, C.-D., A Multifunctional Organic–Inorganic Hybrid Structure Based on MnIII–Porphyrin and Polyoxometalate as a Highly Effective Dye Scavenger and Heterogenous Catalyst. Journal of the American Chemical Society 2011, 134 (1), 87-90.
摘要：本为介绍了一种两步合成方法，制备了一种独特的层状多金属氧酸盐-MnIII-金属卟啉混合材料。这种混合材料可以吸附染料，并异质选择氧化烷基苯，得到较高的产率和100%的选择性。
多金属氧酸盐（POM）是一系列不连续的阴离子金属-氧原子簇。加入了POM的混合网络可以增进有机分子和金属氧化物表面的相互作用，可应用于高效的催化剂。金属卟啉化合物具有独特的生物、化学、物理和催化功能，是一列性能优良的分子固体。POM和金属卟啉组成的多孔混合材料可能具有较好的性能，但是合成比较不便。
本文设计了一种新型高效合成方法，合成并表征了夹层金属卟啉-POM为基础的混合框架{[Cd(DMF)2MnIII(DMF)2TPyP](PW12O40)}·2DMF·5H20（1），其中DMF = N,N-二甲基甲酰胺，TPyP = 思吡啶基卟啉，该化合物具有较好的捕获染料的能力，并可以高选择性催化烷基苯的氧化。
化合物1具有良好的多孔结构，并具有两种活性成文，可以用来去除水溶液中的染料。将1置于亚甲基蓝、罗丹明B和龙胆紫的水溶液中，室温下则可吸附这些染料，紫外可见光谱如图1a-c所示。图1d的结果显示，1吸附染料的能力比MnCl-TPyP配体和[Bu4N]3[PW12O40]都要强。
图1 (a-c)加入固体1之前（红色）和之后（蓝色）的亚甲基蓝(a)、龙胆紫(b)和罗丹明B(c)的UV-vis光谱。插入照片中左边为吸附前，右边为吸附后。(d)为为1（红色）、MnCl-TPyP配体（粉色）和[Bu4N]3[PW12O40]（蓝色）吸附染料能力的对比。
