2019-08-29 15:50
首先，H2S作为神经调节剂，可调节神经系统的信息传递和心血管系统的平滑肌松弛等过程；其次，H2S可作为神经保护剂，清除体内过量的活性氧物质，减弱对机体的氧化损伤，以及神经退行性病变和心肌损伤过程而引发的细胞凋亡。因此，开展面向活体的H2S检测对于深入理解生命体的生理功能及疾病的致病机理具有重要意义。本文北京中惠普分析技术研究所对近年来H2S检测方法的设计原理及研究的进展进行了总结，对该领域未来的发展前景进行了展望。
1.H2S检测方法
由于脑神经系统的微环境极其复杂，含有神经递质、神经调质、能量代谢物质、抗氧化物质和大分子蛋白质等，探究脑内内源性H2S的生理和病理作用很大程度依赖于H2S检测方法的适用性。H2S的检测方法在近十年来取得了井喷式的发展。本文对可视化分析、荧光分析、电化学分析及化学发光分析4种类型的H2S检测方法进行归纳总结，着重概述各方法的设计理念、检测机制及其应用前景。
1.1基于可视化分析的H2S检测方法
以光学响应信号为基础的可视化检测方法通过裸眼辨识反应前后溶液颜色种类变化实现对H2S的半定量检测，可进一步采用光度计读取溶液吸光度的变化情况对其进行定量测定。该方法具有操作简单快捷、检测成本相对较低和信号输出可视化等特点。北京中惠普分析技术研究所了解到目前，根据溶液的颜色变化情况大致可分为单色、双色和多色变化3种类型。
1.2基于荧光探针技术的H2S检测方法
可视化检测方法通常用于检测离体的血清、组织匀浆或微透析液中的H2S浓度，检测前需要对样品进行预处理，如血清蛋白分离、组织研磨和细胞破碎等步骤。荧光探针可实现对目标物几乎无损且高时间分辨的检测，为细胞或活体层次上H2S的定量分析提供了有效途径。近年来，H2S荧光探针在设计、合成、作用机理探究以及在生命科学中的应用等方面发展迅速。根据荧光探针与H2S识别机理大致可以分为3种：
（1）基于H2S的还原性，将叠氮基团还原为氨基；
（2）H2S与荧光探针亲核加成反应；
（3）H2S与荧光探针中的金属配体的配位结合。
1.2.1基于H2S的还原性原理构建的荧光分析方法
有机叠氮化合物作为生物正交官能团被广泛用于化学生物学领域。该类化合物与细胞具有良好的相容性，可通过含胺类荧光分子上修饰叠氮基团获取，其合成途径相对简单。H2S可将探针中的叠氮基团还原成氨基，引发探针中电子密度发生变化，导致探针的荧光信号发生变化，进而实现H2S的定量分析检测。
1.2.2基于H2S与探针发生亲核加成反应构建的荧光分析方法
H2S是一种优良的亲核试剂，在生理pH条件下主要以HS-的形式存在。因此，与脑神经系统中的其它硫醇物质相比，H2S具有更高的亲核性。H2S参与的亲核反应主要包含两类：芳基硝基的硫解和共轭体系的破坏；H2S解离产生的HS-可与探针的亲电基团发生亲核加成反应。
1.2.3基于H2S与金属配体配位结合原理构建的荧光分析方法
基于金属配体与H2S或硫化物配位结合的分析方法，也是一种经典的H2S定量分析方法。如Cu2+通常在荧光探针中充当信号淬灭剂，H2S可与探针中的Cu2+形成稳定的CuS沉淀（Ksp= 8.0 × 10-36），触发探针的信号开关，产生强烈的荧光信号。
2.3基于电化学传感技术的H2S检测方法
相较于可视化和荧光检测方法，电化学方法具有灵敏度高、响应时间短、易于集成和微型化的优点，H2S的电化学检测常常通过合理调控传感界面来实现。以硫化物离子选择性电极为代表的电化学检测方法已广泛用于生物样品中的硫化物的定量分析。该方法是在碱性溶液中测定硫化物的浓度，易于操作且能够动态检测样品中硫化物的浓度。值得注意的是，在检测过程中，样品的pH值必须保持稳定，并以此条件建立标准曲线。但该离子选择性电极在检测硫化物时，硫醇分子亦可与电极表面的Ag+/Ag2S结合，导致电极活性降低，再次使用前必须重新校准。理想的H2S检测方法应该能用于生物样品中的H2S或者硫化物的分析检测，而不被基质中的众多生物盐或其它生理活性物质影响，同时能足够灵敏地检测出生理水平的H2S浓度。为克服硫离子选择性电极在检测生物样品过程时频繁校准的缺点，研究人员开发了硫化物极谱传感器。该极谱传感器的阴、阳极及内充液与外界待测样品之间通过一种聚合物薄膜隔开，内充液由K3[Fe(CN)6]和碳酸盐缓冲液组成，而H2S分子可自由穿过该聚合物薄膜，与内充液作用并产生信号输出。样品中的H2S可以向聚合物膜的另一侧自由扩散，并在碱性溶液一侧解离为HS-或S2-，同时将K3[Fe(CN)6]还原为K4[Fe(CN)6]，电子传递到阳极，进而产生电流信号。该传感器背景电流低，从而具有较低的检出限（~2μmol/L）。