基于生物素的荧光有机小分子及其应用

张继东; 刘阿晨; 陈娇; 袁光辉; 金华峰

doi:10.7536/PC190819

化学进展 ›› 2020, Vol. 32 ›› Issue (5) :594-603 DOI: 10.7536/PC190819

综述

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基于生物素的荧光有机小分子及其应用

张继东 ¹^,^** ,
刘阿晨 ¹ ,
陈娇 ² ,
袁光辉 ¹ ,
金华峰 ¹

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Fluorescent Organic Small Molecule Based on Biotin and Their Applications

Jidong Zhang ¹^,^** ,
Achen Liu ¹ ,
Jiao Chen ² ,
Guanghui Yuan ¹ ,
Huafeng Jin ¹

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摘要

生物素是一种水溶性维生素,在人体中作为一种重要的羧酸酶辅酶起作用,近年来受到化学家和生物学家的广泛青睐。此外,其在各种生理和病理过程中表现出低毒性,可以被设计成具有靶向选择性的药物载体,能将抗癌药物有效地传递给肿瘤细胞。如今含生物素的小分子已发展成一类具有显著应用价值的生物功能分子。该类化合物具有合成简便、易功能化和特异性强等优点。本文综述了生物素及其衍生物在生物传感、药物释放和其他领域的研究进展,并对其发展趋势做出了展望。

Abstract

Biotin is a water-soluble vitamin and serves as a coenzyme for carboxylases in human body. It is widely favored by chemists and biologists in recent years. In addition, it exhibits low toxicity in various physiological and pathological processes, and can be designed as a selectivity targeting drug carriers, which can efficiently deliver therapeutic drugs to cells. Nowadays, small molecules containing biotin have developed into a class of biofunctional molecules of high utility value. These compounds have the advantages of simple synthesis, easy functionalization, and high specificity. In this paper, the progress of biotin and its derivatives in biosensors, drug release and other fields are systematically reviewed, and the prospects for their development are presented.

Contents

1 Introduction

2 Fluorescent probe based on biotin structure

3 Targeted diagnostic and therapeutic molecular system based on biotin structure

4 Other biomolecules containing based on biotin structure

5 Conclusion

Graphical abstract

关键词

生物素 / 荧光探针 / 生物成像 / 药物释放

Key words

biotin / fluorescent probe / biological imaging / drug delivery

引用本文

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张继东, 刘阿晨, 陈娇, 袁光辉, 金华峰. 基于生物素的荧光有机小分子及其应用[J]. 化学进展, 2020, 32(5): 594-603 DOI:10.7536/PC190819

Jidong Zhang, Achen Liu, Jiao Chen, Guanghui Yuan, Huafeng Jin. Fluorescent Organic Small Molecule Based on Biotin and Their Applications[J]. Progress in Chemistry, 2020, 32(5): 594-603 DOI:10.7536/PC190819

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1 引言

荧光探针技术是近年来发展起来的一种分析检测和疾病诊断的有力工具,其可以用于检测和监测生物活性分子^{[1, 2]}。经过半个多世纪的发展,已发展了基于有机荧光分子、荧光蛋白和纳米粒子的荧光探针。因具有灵敏性高、选择性强、可循环利用和可实时监测等特点^[3,4,5],目前荧光探针技术已被广泛地应用于各种生物体内和环境中分子的检测及疾病的诊断与治疗研究^{[6,7,8,9,10,11]}。特别是其具有良好的空间成像性能和对正常细胞的低损伤性,荧光调节的癌症治疗诊断系统受到更多科研工作者的关注。

生物素(Biotin),也称为维生素B7或辅酶R,其结构由脲基与四氢噻吩环官能团组成,在生物体内用于制备辅酶酸、异亮氨酸、缬氨酸和糖类,是一种细胞生长的促进剂^[12]。哺乳动物不能合成生物素,依赖于饮食从微生物和植物来源摄入,通过两个运输系统完成:高亲和力的生物素转运体和钠依赖性多重维生素转运体(SMVT)。目前,科学家推测SMVT是负责生物素摄入细胞^[13]。经研究发现,生物素靶向受体的抗癌药物可提高疾病治疗效果和选择性。此外,其在细胞信号传导、遗传信息的表达方面具有重要作用。新的研究成果表明,生物素或生物素衍生物可被过表达生物素选择性转运体的肿瘤细胞很好地吸收。因此,SMVT介导的生物素摄取系统在肿瘤诊断及成像研究中非常重要^[14]。由于生物素结构的诸多优势,开发基于生物素结构的生物功能分子是一项重要的研究课题,本文综述了生物素结构在生物荧光探针、癌症诊断治疗和生物成像方面的研究进展,期望对生物素类功能分子设计合成方向的研究工作提供一些有价值的信息^[15]。

2 含有生物素结构的荧光探针

荧光探针检测技术是利用特定化学基团的光学特性,实现对研究对象在分子水平上的定性及定量研究的一种检测方法。其结构由荧光发光基团、识别基团和连接基团组成^[16]。其中,荧光基团的选择决定着生物荧光探针检测性能的差异。研究发现,生物素结构具有良好的肿瘤细胞靶向性能。因此研究者采用生物素及其衍生物作为肿瘤靶向基团,用于生物荧光探针的设计^{[17, 18]}。

2015年,徐勇前等^[19]设计合成了一种含有生物素结构的小分子荧光探针1(图1),其通过自组装模式在水溶液中形成没有荧光的物质,可以用于近红外检测抗生素蛋白。该探针结构由疏水性的方酸菁基团作为荧光基团,与特异性强的蛋白质配体在水溶液中自组装形成聚集体,其荧光表现为turn off模式。其对抗生素蛋白表现出良好的选择性,可在近红外区以荧光turn on模式检测抗生素蛋白。该探针结构的最大发射波长为665 nm,其对抗生素检测浓度的线性范围为0.76~1.46 mM,最低检测限约为70 nM。当检测体系中存在靶向蛋白(抗生素avidin)时,探针的聚集体通过特异性蛋白配体相互作用进行分解。该检测策略说明自组装的小分子荧光团在临床诊断蛋白质检测中有非常大的应用潜力,对特异性蛋白的选择性检测和可视化临床诊断具有重要意义。

含巯基的蛋白质在各种生理和生物过程中发挥着重要作用,这些蛋白质的活性易受硫醇氧化的影响。钱俊红等^[20]以2,4-二硝基苯磺酸为巯基受体,设计合成了一种用于选择性检测生物素受体阳性癌细胞中蛋白硫醇的荧光探针2。该探针对含巯基的蛋白表现出明显的荧光反应,当检测体系中加入含巯基的蛋白后,荧光发射增强170倍且蓝移70 nm。然而,低分子量的硫醇(Cys、GSH和Hcy)对探针2的影响微乎其微。此外,生物素受体阳性的HeLa细胞在用探针2孵育1 h后,表现出强烈的红色和绿色荧光,生物素阴性的正常肺Wi38细胞中未见红色或绿色荧光信号。这些结果表明,该探针在HeLa细胞表面荧光成像硫醇蛋白方面具有潜在的应用前景(图2)。

花菁素及其衍生物的荧光探针具有穿透性强和自身荧光干扰小等优点,在生物化学分析和体内成像中得到了广泛的应用^[21]。但花菁类荧光团也存在斯托克斯位移小和光稳定性差等问题。为了改善这类荧光探针的传感和成像性能,许多科研人员进行了新型花菁衍生物荧光探针的设计和开发,希望为荧光探针的研究和开发提供新的思路和方法。内源性SO₂是一种重要的气体信号分子,也被认为是一种反应性硫来源,其与心血管疾病和许多神经系统疾病密切相关。2016年,余孝其等^[22]报道了一种生物素和香豆素-苯并吲哚偶联的荧光探针3,可以比率/比色检测SO₂衍生物,表现出良好的选择性和快速的响应能力。其可以选择性地进入肿瘤细胞线粒体中,对SO₂衍生物的检测限为72 nM。该探针具有选择性好、反应快、检出限低等优点,可实现活细胞中SO₂衍生物的比色和比色传感。该研究结果是首次报道在肿瘤细胞中线粒体靶向的检测SO₂及其衍生物的近红外荧光探针(图3)。

甲醛(FA)作为一种致癌物,会引起人体DNA损伤。2016年,Lee等^[23]设计合成了一种作为癌症靶向试剂的甲醛荧光探针4。基于该探针优异的光学性能,其能够成功地检测细胞内生的甲醛,且具有大的信噪比、低的检测限和高选择性。通过体外成像试验研究发现,探针4可以选择性地靶向生物素受体阳性的4T-1细胞,超过阴性细胞系3T3细胞。与其他已报道的甲醛传感器相比,该传感器既能实现单光子成像也能实现双光子成像,与单光子成像相比,双光子成像模式使组织样品的空间分辨率和穿透深度有了显著提高。该探针可以有助于更好地理解甲醛的生理和病理作用,为区分癌症和正常细胞组织提供潜在的临床工具(图4)。

2017年,林伟英等^[24]首次报道了一种新的肿瘤靶向和溶酶体特异性双光子荧光探针5,其结构以生物素为肿瘤靶向基团和吗啉作为溶酶体特异性基团,通过光诱导电子转移(PET)机制控制荧光的pH位点。探针5的pK_a值为5.36,对pH表现出快速、可逆的荧光响应。在生物素基团的导向下,探针在癌细胞中对溶酶体的pH表现出较强的单光子和双光子荧光响应,而在正常细胞中表现出较弱的荧光响应。此外,其可以应用于活的HeLa细胞中氯喹刺激的溶酶体pH发生变化的成像研究(图5)。

继上述工作之后,林伟英等^[25]以生物素作为癌细胞特异性官能团、叠氮基团作为H₂S的响应位点,成功开发了一种新型的癌细胞特异性双光子荧光探针6,可以用于癌细胞中H₂S的检测。该体系的检测机理为探针与H₂S发生反应,叠氮基团迅速还原为酰胺,并观察到明显的亮绿色荧光,其发射波长为544 nm。该结构对H₂S具有良好的选择性。在生物素官能团的导向下,探针6可以成功用于癌细胞中H₂S的双光子成像,而对正常细胞中H₂S的响应较弱。该探针设计理念可以进一步发展为癌细胞中其他生物分子的选择性检测(图6)。

2018年,Watkinson等^[26]利用双“click”反应设计合成了一种生物素示踪Zn(Ⅱ)的荧光探针7,其检测机理为限制分子内的振动。该探针具有较好的水溶性、低毒性和高选择性,对Zn(Ⅱ)具有良好的荧光响应和低解离常数的特性。通过细胞试验确定该探针可以选择性地在癌细胞中成像定位“可移动”的Zn(Ⅱ)。该研究结果可以帮助科研工作者更好地理解Zn(Ⅱ)在癌症初期和发展过程中所扮演的角色(图7)。

3 含生物素结构的靶向分子诊断和治疗系统

2010年,Ojima等^[27]设计合成了两种基于生物素结构的荧光分子8和9(图8),其对不同细胞株具有生物素靶向的能力。通过共聚焦试验研究说明生物素化的荧光分子容易内标到生物素受体阳性的L1210FR细胞,其荧光响应比生物素阴性的细胞(L1210和WI38)强10倍。该表达过程是能量、新陈代谢抑制剂(NaN₃)及过量的游离生物素共同作用的结果。通过引入自熄机制的连接子,可以通过外加的GSH-OEt控制荧光的转变。基于上述研究结果,他们又设计合成了具有肿瘤靶向功能的生物分子10(图8)。该结构包含紫杉类抗癌药物(SB-T-1214),其具有强的细胞毒性和良好的选择性,对L1210FR、L1210和WI38细胞的IC50值分别为8.80、522和570 nM。基于该机理的肿瘤靶向药物释放系统有望实现应用。

2014年,Ojima等^[28]接着开发了基于1,3,5三嗪中心和三个侧链的生物素分子11(图8)。其结构包含三个侧链,一个连接生物素分子,另外两个连接抗癌分子,分别为SB-T-1214和喜树碱。紫杉烷SB-T-1214和喜树碱同为特异性抗癌药物,二者的结合产生协同效应增加了结构11的抗肿瘤特性。其协同效应是紫杉烷SB-T-1214与喜树碱的结合,两种药物释放到癌细胞,可以对癌细胞进行双重作用。在结构设计中,生物素部分保证11聚集于肿瘤组织部分。硫醇的连接子确保药物在癌细胞中被释放。通过流式细胞技术研究发现,该结构对MX-1、MCF-7、ID8、L1210FR、LCC6-WT、LCC6-MDR、MDA-MB 231和 SkBr3细胞表现出积极的响应。该研究结果得出的两种抗癌药物协同效应的存在,对抗癌药物的设计提供新的思路。

吉西他滨(GMC)是一种核苷类似物,是一种能够破坏细胞复制的二氟核苷类抗癌药物,可以控制肺癌细胞、胰腺癌细胞、转移性乳腺癌细胞和复发性卵巢癌细胞。2013年,Kim等^[29]报道了一种基于吉西他滨药物和香豆素荧光基团的生物素偶联物12(图9)。其结构由硫醇特异性可裂解的二硫键、香豆素部分作为荧光报告分子、GMC作为模型活性药物和生物素作为肿瘤靶向单元组成。在游离硫醇存在的肿瘤细胞中,二硫键发生断裂,结构中的氨基甲酸酯部分发生分子内的亲核取代反应,形成五元硫内酯环,药物GMC被激活释放,化合物的荧光增加。利用溶酶体和内质网选择性染料进行荧光共聚焦研究表明,溶酶体中可能通过受体介导的内吞作用会发生硫化物裂解。该研究结果为新的肿瘤靶向药物递送体系和细胞成像工具提供了有力的设计策略。

2014年,Kim等^[30]接着报道了一种拓扑异构酶,SN-38的前药13(图10),其药物部分结构采用抗癌最有效的喜树碱结构,生物素单元提供肿瘤靶向的定位功能,罗丹明结构实现体外体内的荧光监测,二硫键作为SN-38、生物素化的哌嗪-罗丹明结构的连接子。该体系是第一次在动物模型中实现药物的靶向释放,为筛选新的潜在药物、诊断和生物成像在体内和体外的应用开辟新的可能性。

细胞凋亡是肿瘤细胞的死亡机制,肿瘤细胞凋亡的激活是肿瘤治疗的最大挑战。Kim等^[31]还开发了一种高效线粒体靶向抗肿瘤前药14(图11),其结构中包含两个5-脱氧-5-氟吡啶分子和两个对称的靶向生物素分子。通过观察乙锭的荧光变化来监测药物在体内外的释放。研究发现,线粒体介导的凋亡基因以及细胞表面死亡受体在肿瘤细胞中活化后表达增强,体内和体外移植试验均显示治疗诊断剂14具有明显抑制肿瘤进展,能治愈负载肿瘤组织的小鼠。前药14表现出比商品化5-氟尿嘧啶更强的细胞毒性,由原位生成的乙锭导致细胞凋亡。通过内源性线粒体过表达H₂O₂激活,并向肿瘤细胞释放药物5-脱氧-5-氟吡啶分子和凋亡标志物乙锭。这种器官特异性诊疗策略对于癌症的早期诊断和精准治疗具有很大的潜力。

Kim等^[32]接着设计合成了一种由香豆素-二硫键-生物素偶联构成的新型荧光分子15(图12),其可以实现精准检测谷胱甘肽(GSH)、半胱氨酸(Cys)和半胱氨酸(Hcy)等细胞间硫醇及其细胞活力,并可应用于生物体内研究。当检测体系中加入硫醇时,荧光分子15的荧光强度增加5倍。该结构具有良好的水溶性和较宽的pH范围。通过共聚焦试验研究表明,该体系可以通过受体介导的内吞作用精确地响应生物素受体阳性的A549肿瘤细胞超过生物素阴性的WI38细胞。该荧光分子可以为特异性肿瘤靶向硫醇传感器和生物成像提供一种强有力的手段。此外,该体系还可能为筛选新的潜在药物制剂、诊断和生物成像在体内和体外的应用提供新的可能性。

上述工作报道不久之后,Kim等^[33]又开发了一种由生物素、萘酰亚胺和缩氨酸抑制剂组成的荧光肽药物递送系统16(图13)。该系统包括四个组成部分:(1) 作为肿瘤靶向部分的生物素结构单元;(2) 作为荧光团的萘酰亚胺部分,其荧光强度随肽结构的释放而变化;(3)可以使二硫键裂解的细胞内硫醇;(4) 作为模型肽的抑制剂肽。基于生物素的结构16受体对阳性的HepG2细胞处理,发现细胞对高浓度抑制剂肽具有一定耐药性,细胞活性下降,细胞内荧光增强。研究结果表明,荧光化合物16能够有效地将多肽药物递送到癌细胞,并通过细胞内荧光强度对药物释放量进行实时监测。

2015年,Kim等^[34]设计合成了生物素基团导向的抗癌药物释放体系17(图14),其能够在pH<5.5的酸性环境条件下被激活,进而实现抗癌药物阿霉素的肿瘤组织靶向释放。该药物释放体系结构中,硝基苯作为荧光猝灭基团,生物素作为肿瘤靶向基团和水溶性基团,连接阿霉素和硝基苯-生物素的腙键作为pH响应基团。该前药结构作为选择性的肿瘤靶向药物释放体系在癌症治疗和成像方面是一个很有潜在应用价值的工具。

2013年,Kang等^[35]设计合成了一种近红外荧光药物18(图15)。其结构中,抗癌药物GMC和氟硼二吡咯荧光团之间通过二硫键连接,荧光团上通过“click”反应负载具有癌细胞靶向功能的生物素结构。其释放机理为二硫键被肿瘤细胞内硫醇劈裂,从而导致抗癌药物GMC释放,体系荧光增强。通过商品化的溶酶体染料和内质网染料研究表明,该结构可以对内质网进行定位。该研究结果作为近红外抗癌药物释放体系,在临床上具有较大的应用前景。

2017年,Demeunynck等^[36]设计合成了一种生物素和吲哚嗪结构的多官能团模板的荧光分子19(图16),采用了各种正交官能团(脂肪胺、脂类、肟和炔烃等),该结构被用于药物-生物素偶联物的制备。为了研究其作为生物学工具的应用,该支架被用于制备药物-生物素偶联物,然后将其固定在抗生素蛋白进行色谱分析。心血管药物COB223作为这一理念的验证药物,但其作用机制尚不清楚。药物-蛋白质的选择性分离洗脱后观察到细胞溶解产物,通过生物活性COB223或结构相关模拟物COB236,清楚地表明吲哚嗪核心的存在并不限制药物-蛋白质相互作用和确认吲哚嗪模板的有用性。更进一步研究发现,从人胎盘提取液中COB223与蛋白的相互作用的分离揭示出属于调控RNA结合蛋白家族的未知蛋白靶点, 为心血管药物的作用模式研究开辟了道路。

2013年,Isaacs等^[37]通过酰胺键设计合成了两种负载生物素结构的葫芦脲(CB)20和21作为分子集装箱(图17)。他们用各种有机小分子测试其运载能力。研究发现,两种葫芦脲分子可以选择性地将药物分子运送到特定癌细胞的细胞质和部分内泌体中,采用生物素作为靶向分子。值得注意的是,当运载分子为奥沙利铂等小型化疗药物时,葫芦脲分子容器可以保护其免受生物亲核试剂引起的降解反应,从而提高治疗效率并减轻副作用。此外,他们通过流式细胞技术证明,生物素-CB[7]结合物21在L1210FR细胞介导的生物特异性受体过程中被吸收。采用葫芦脲分子21检测了其他5种抗癌药物(阿苯达唑、喜树碱、伊立替康、他莫昔芬和替莫唑胺),其可以被负载到葫芦脲的内部空腔中,从而实现特定位点的药物释放。该研究结果表明CB[7]衍生物作为靶向化疗药物的运载体在生物应用方面具有广阔的应用前景。

开发对正常组织损伤低的高效抗癌药物是癌症治疗中具有挑战性的课题。光热疗法(Photothermal therapy,PTT)是利用光的吸收和转化来诱导热疗,从而导致癌细胞死亡,如今已成为一种重要的无创癌症治疗策略。2018年,唐波等^[38]报道了一种双重靶向的有机光热治疗分子22(图18),其通过靶向肿瘤组织和线粒体实现选择性的杀死癌细胞。该光热剂具有光热转换效率高、细胞毒性低和生物相容性好等特点。活体试验研究表明,双靶向光热剂比单靶向光热剂具有良好的肿瘤抑制作用,其光热转换效率为37.8%。该研究结果有望应用于癌症的临床治疗中。

4 含生物素结构的其他生物分子

2012年,Takenaka等^[39]构建了一种FRET荧光分子23(图19A),其通过未带电荷的肽链连接到生物素结构,结合了凝血酶适体(TBA)。荧光分子、链霉亲和生物素化的核酸信号输出到肽链结构,其三元复合物在细胞中的FRET(F₅₈₅/F₅₁₇)信号可以用于K⁺浓度变化的荧光可视化检测(图19B)。研究发现,所形成的三元复合物通过自组装,其荧光信号可以定位到细胞质。由于荧光分子的核定位能力,用单一荧光分子会导致细胞死亡,但与核输出信号肽和链霉亲和素形成三元复合物后,荧光分子仍留在细胞质中。当探针定位于细胞表面时,可以对K⁺进行细胞荧光成像,这对于分析细胞间信号转导具有重要意义。

为解离生物素-链霉亲和素配合物,常需要在苛刻的条件下,使抗生素蛋白变性。2011年,Ying等^[40]开发了一种含生物素结构的荧光化合物24(图20),其可以与链酶亲和素进行可逆结合。在相对温和的条件下,具有对链霉素很好的捕获和释放性能。其结合释放过程是通过荧光手段测定的。此外,该结构可通过“click”反应实现糖蛋白的标记、检测和隔离。该生物素类似物的设计合成,将扩大生物素-链霉素技术的应用范围。

反应性或智能性造影剂作为磁共振成像(MRI)工具为病理诊断提供了新的手段。2013年,Angelovski等^[41]报道了两种新型大环pH响应试剂25和26(图21),其结构中连接子采用脂肪族或芳香族官能团。在不同pH条件下,通过光学性能研究发现,两个结构的物化性质与pH依赖的造影响应有关。与母体结构性能相比较,插入连接子单元,造影成像被保留。两种化合物与抗生素蛋白的结合能力研究表明,生物素本身通过荧光取代或MRI竞争性评价是有效的。MRI成像试验说明,在抗生素蛋白存在的情况下,在相关生理条件下,随着pH的变化,弛豫效应发生变化。其化合物为特定靶向生物活体成像提供一种有用的工具。

2018年,Fujii等^[42]设计合成并评价了由维甲酸Am580和生物素通过连接体连接而成的偶联物27和28(图22)。研究发现维甲酸部分和生物素部分之间的连接结构是维持生物活性的关键。偶联物27具有较短的连接基团,其表现出对小鼠胚胎性癌P19细胞的神经分化作用与内源性维甲酸ATRA(1)和母体化合物Am580(2)相似,诱导基因表达的模式相同。该连接体的设计原理和构效关系规律为开发其他核受体配体的生物素偶联物提供帮助。

2013年,Hulme等^[43]报道了两种三唑连接的生物素与Gd-DOTA结构偶联物29和30(图23),其可以提供一种优良的生物素酰胺酶-生物素酰胺键抗电子体。与其他抗生物素酶键-抗电子体相比较,连接到合适空间物上的生物素衍生物具有与酰胺类化合物等价的平衡离解常数。基于三唑异构体的抗水性生物素偶联物为治疗和成像应用带来高效的预靶向制剂,其可以用于对蛋白质生物素化在水解裂解中作用的理解。该策略可以应用于生产一系列抗生物素酶活性的生物素Gd-DOTA结构的造影剂。

最近,Kowol等^[44]设计合成了一种生物素功能化的缩氨基硫脲衍生物,其可以提高肿瘤特异性和聚集性。此外,利用缩氨基硫脲和吡啶结构良好的配位性,制备了基于生物素结构的Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)配合物31和32。随后,在不同生物素吸收的细胞株板上对新化合物进行了生物学评价,发现无金属生物素配体表现出与(3-氨基吡啶-2-基)亚甲基氨基硫脲(Triapine)类似的活性。然而,生物素化衍生物的金属配合物的抗癌活性明显下降。为了进一步分析金属配合物之间可能存在的差异,他们进行了详细的物理和电化学实验。研究发现,无论是亲脂性或配合物溶液的稳定性,生物相关还原剂存在下的还原势行为,生物素化衍生物和非生物素化衍生物之间都没有表现出强烈的差异(只发现了一些还原动力学的变化)。尽管如此,Triapine的无金属生物素结合物在口服结肠癌小鼠模型中显示出与Triapine相似的独特活性。因此,这种生物素偶联的硫代氨基脲具有进一步的合成策略和生物学研究价值。

5 结论

本文总结了基于生物素结构的生物分子在荧光探针,癌症成像诊断与抗癌药物释放等方面的研究进展,生物素在多种癌细胞系的预靶向药物设计方面是一种非常有前景的化学基团。生物素可以引导抗癌药物到达肿瘤区域,并实现肿瘤部位的特异性传感、标记和释放。此外,链霉亲和素-生物素技术在细胞生物学、药理学和蛋白质组学等方面是一种极其灵活的预靶向和载体靶向工具。归因于上述优势,抗生素蛋白及其衍生物生物素受体可以通过化学、酶科学或基因修饰来促进链霉亲和素-生物素技术的快速发展。近年来,生物素化的小分子在荧光探针、成像试剂、生物材料和抗癌药物释放体系等方面取得了快速的发展。另外,多功能性生物素荧光分子的设计及应用研究具有重大的理论意义和实际意义。在未来一段时间里,生物素化策略仍然在生物技术领域具有不可替代的作用。

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