基础篇
章绪论002
1.1光学探针与传感分析的发展历程003
1.2光学传感分析原理006
1.3光学探针的结构特征与设计策略011
1.4光学探针的分类014
参考文献019
第2章光学探针的激发模式022
2.1单光子激发022
2.1.1单光子激发荧光产生原理022
2.1.2单光子激发光源024
2.1.3单光子激发荧光成像应用简介025
2.1.4展望027
2.2双光子激发028
2.2.1双光子激发荧光产生原理028
2.2.2双光子激发光源030
2.2.3双光子荧光成像应用简介030
2.2.4展望033
2.3上转换发光033
2.3.1上转换发光简介033
2.3.2上转换发光机理034
2.3.3上转换发光激发光源036
2.3.4上转换发光的生物分析应用简介037
2.3.5展望038
2.4化学发光（化学能激发）039
2.4.1化学发光的发展历程039
2.4.2化学发光的基本原理及特点039
2.4.3化学发光分析的仪器040
2.4.4化学发光的应用及展望041
2.5电致化学发光043
2.5.1电致化学发光的特点043
2.5.2电致化学发光的发光机理044
2.5.3电致化学发光的应用045
2.6生物发光047
2.6.1生物发光的发展历程047
2.6.2生物发光的基本原理及特点047
2.6.3生物发光分析的仪器048
2.6.4生物发光的应用及展望048
2.7荧光各向异性（偏振光激发）050
2.7.1荧光偏振的发展历程050
2.7.2荧光偏振基本原理及优缺点051
2.7.3荧光偏振分析仪器052
2.7.4荧光偏振分析应用及展望052
2.8超分辨荧光显微成像053
2.8.1超分辨荧光显微成像技术发展历程053
2.8.2超分辨荧光显微成像技术基本原理054
2.8.3超分辨荧光显微成像仪054
2.8.4超分辨荧光显微成像技术应用及展望055
参考文献056
第3章光学探针的响应模式063
3.1光信号强度改变063
3.1.1猝灭型光学探针063
3.1.2打开型光学探针066
3.2波长与强度改变068
3.2.1比率型荧光探针068
3.2.2荧光共振能量转移型探针072
3.3荧光寿命的改变077
3.3.1时间相关单光子计数法080
3.3.2相移法080
3.4荧光各向异性的改变083
3.4.1荧光各向异性的物理基础083
3.4.2荧光各向异性分析的特点与应用083
参考文献084
第4章光学探针的设计方法087
4.1质子-脱质子反应087
4.2配位反应091
4.3氧化还原反应094
4.4共价键的形成与切断099
4.5聚集与沉淀反应102
4.6超分子的主客体识别作用103
4.6.1环糊精104
4.6.2杯芳烃106
4.6.3葫芦脲107
4.7共轭结构可变108
参考文献114
第5章小分子光学探针121
5.1偶氮类121
5.2多环芳烃类124
5.3三苯甲烷类129
5.4氧杂蒽类133
5.5香豆素类137
5.6卟啉类140
5.7BODIPY类144
5.8萘酰亚胺类146
5.9联吡啶及邻菲啰啉类149
5.10花菁类152
5.11螺吡喃类156
5.12方酸菁类158
参考文献161
第6章大分子光学探针173
6.1荧光高分子探针174
6.1.1荧光高分子聚合物174
6.1.2荧光共轭聚合物178
6.2核酸类探针184
6.2.1核酸杂交探针185
6.2.2核酸适配体探针189
6.3蛋白质光学探针196
6.3.1基于基因编码荧光蛋白的光学探针197
6.3.2基于酶的光学探针205
6.3.3基于特异性识别的蛋白光学探针209
6.4结语214
参考文献214
第7章纳米光学探针219
7.1量子点类光学探针219
7.1.1量子点的基本特征219
7.1.2量子点的分类220
7.1.3量子点的基本性质221
7.1.4量子点的光学性质223
7.1.5量子点的合成227
7.1.6量子点的表面修饰229
7.1.7量子点光学探针的应用233
7.2基于碳纳米材料的光学探针237
7.2.1基于碳纳米发光材料的分类237
7.2.2基于碳纳米发光材料的合成策略240
7.2.3基于碳纳米发光材料的性质242
7.2.4基于碳纳米发光材料的发光机理243
7.2.5基于碳纳米发光材料的应用244
7.3基于金属纳米材料的光学探针246
7.3.1基于金属纳米发光材料的分类246
7.3.2基于金属纳米发光材料的合成策略248
7.3.3基于金属纳米发光材料的性质249
7.3.4基于金属纳米发光材料的发光机理252
7.3.5基于金属纳米发光材料的应用253
7.4基于二氧化硅纳米材料光学探针255
7.4.1二氧化硅纳米材料的制备方法255
7.4.2基于二氧化硅纳米材料光学探针中荧光团的种类258
7.4.3基于二氧化硅纳米材料光学探针的应用258
7.5稀土上转换发光纳米材料260
7.5.1稀土上转换发光纳米材料的发光机理261
7.5.2稀土上转换发光纳米材料的发光性能262
7.5.3稀土上转换发光纳米材料的合成策略264
7.5.4稀土上转换发光纳米材料的应用265
参考文献268
应用篇
第8章离子的检测284
8.1金属离子285
8.1.1基于络合反应的金属离子光学探针285
8.1.2基于化学键切断反应的金属离子光学探针303
8.1.3基于化学键形成反应的金属离子光学探针310
8.2阴离子探针312
8.2.1基于络合反应的阴离子光学探针312
8.2.2基于化学键切断反应的阴离子光学探针318
8.2.3基于化学键形成反应的阴离子光学探针319
参考文献321
第9章小分子的检测333
9.1氨/胺类物质检测333
9.1.1氨/胺334
9.1.2肼337
9.2酚类物质检测340
9.2.12,4,6-三硝基苯酚340
9.2.2苯硫酚344
9.3硫醇类物质检测348
9.4氨基酸检测362
9.5活性氧物种检测367
9.5.1过氧化氢探针367
9.5.2次氯酸根探针369
9.5.3过氧亚硝基探针372
9.5.4超氧阴离子探针375
9.5.5羟基自由基探针378
9.5.6一氧化氮探针380
9.5.7其它活性氧物种探针382
9.6其它物质检测383
参考文献384
0章大分子的检测393
10.1蛋白酶393
10.1.1氨（基）肽酶荧光探针395
10.1.2半胱天冬酶412
10.1.3基质金属蛋白酶414
10.1.4其它蛋白酶415
10.2核酸421
10.2.1阳离子染料423
10.2.2有机碱染料425
10.2.3金属配合物427
10.2.4核酸荧光探针428
10.2.5其它类型核酸探针430
10.3其它生物大分子431
参考文献433
1章环境敏感的光学探针及其分析应用448
11.1极性敏感的光学探针448
11.2黏度敏感的光学探针452
11.3温度敏感的光学探针457
11.4压力敏感的光学探针465
11.5酸度敏感的光学探针467
参考文献472
2章细胞器光学探针及其分析应用480
12.1细胞器靶向光学探针设计策略481
12.2溶酶体光学探针483
12.2.1溶酶体概述483
12.2.2溶酶体靶向探针设计方法483
12.2.3溶酶体靶向探针应用举例484
12.2.4溶酶体靶向探针存在的问题与挑战486
12.3线粒体光学探针486
12.3.1线粒体概述486
12.3.2线粒体靶向探针设计方法487
12.3.3线粒体靶向探针应用举例489
12.3.4线粒体靶向探针存在的问题与挑战491
12.4细胞核光学探针491
12.4.1细胞核概述491
12.4.2细胞核靶向探针设计方法492
12.4.3细胞核靶向探针应用举例493
12.4.4细胞核靶向探针存在的问题与挑战494
12.5细胞膜光学探针495
12.5.1细胞膜概述495
12.5.2细胞膜靶向探针设计495
12.5.3细胞膜靶向探针应用举例495
12.5.4细胞膜靶向探针存在的问题与挑战498
12.6内质网与高尔基体光学探针498
12.6.1内质网与高尔基体概述498
12.6.2内质网与高尔基体靶向探针设计499
12.6.3内质网和高尔基体靶向探针应用举例502
12.6.4内质网与高尔基体靶向探针存在的问题与挑战505
12.7总结与展望506
参考文献507
索引513

本书分别从材料尺度和作用对象两个方面阐述对光学探针进行分类叙述，全书分为基础篇和应用篇。基础篇全面梳理探针传感的原理，探针的作用机制，进而指导探针分子的设计；同时总结目前已有的几乎所有类型的探针体系。应用篇根据作用对象的结构是离子、小分子还是大分子，总结目前比较好的传感体系和探针；同时，对于特殊的服务对象，如环境（包括酸碱性、温度、压力、黏度、溶解性等）以及细胞器等的响应体系。主要内容包括：光学探针的基本概念与发展状况；光学探针的激发模式、响应模式和设计方法；小分子、大分子和纳米光学探针；检测离子、小分子、大分子的光学探针；环境敏感和亚细胞器光学探针及其分析应用。
本书内容丰富、资料新颖、可读性强，充分反映了光学探针基础理论及其应用研究的新进展和新成果，可作为高等院校相关专业教师、研究生、高年级本科生的教学辅导书或参考书，也可供化学、生物、医学、环境、材料等领域的有关科研人员参考。