一 荧光探针的机理
荧光探针以荧光物质作指示剂，在激发波长的照射下，指示剂会产生荧光，检测这种荧光就能对物质进行分析。在紫外，可见或近红外区，荧光探针会显示特征荧光，而且荧光特性会跟随环境的变化而变化，例如激发和发射波长、强度、寿命、偏振等，通过这种荧光的变化能让我们感受到环境或其中某特定的信息。 近几十年来荧光探针发展迅速与其独特的优势紧密相关。相比于传统的研究，分子之间相互作用的技术，荧光探针具有以下几方面特点：（1）灵敏度高。荧光探针一般能检测到“nmol/L”或“ng/mL”级的组分，与放射性元素标记技术的灵敏度差不多。（2）选择性好。对不同的底物有较好的选择性。（3）方便，配好溶液后，直接用荧光仪器测定即可。（4）不需预处理。荧光探针可以直接用来检测样品。（5）不受外界电磁场影响。（6）应用范围广。被广泛应用于医学、生物化学等领域[1]。
荧光探针的机理主要有：光诱导电子转移（Photoinduced Electron Transfer，PET），单体-激基缔合物形成（Excimer-Exicplex，ME），,荧光共振能量转移（Fluorescence Resonance Energy Transfer，FRET）,激发态分子内质子转移 (Excited-state Intermolecular Proton Transfer, ESIPT)，分子内电荷转移 (Intermolecular Charge Transfer, ICT)[2]
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- 光诱导电子转移（Photoinduced Electron Transfer，PET）
PET荧光探针中，荧光基团与识别基团之间存在着光诱导电子转移，对荧光有着非常强的淬灭作用。因此在未结合分析物之前，探针分子不发射荧光或者荧光很弱，一旦识别基因与被分析物相结合，也就是当探针和底物反应以后，探针原来的电子转移体系会被破坏，光诱导电子转移作用收到抑制，甚至被完全阻断，荧光光团就会发射出强荧光。由于与被分析物结合前后，荧光强度差别非常大，呈明显的开关状态，这种又被称为荧光开关[3]。
1.2单体-激基缔合物形成（Excimer-Exicplex，ME）
单体-激基缔合物是由两个荧光基团和一个连接基团所组成的，当其中一个荧光基团被激发处于被激发状态，另一个荧光基团处于基态时，两个荧光基团之间通过在Pi;-Pi;堆积的作用下形成激基态复合物（当两个荧光基团相同时，基团名字被称为激基缔合物；当两个荧光基团不同时，基团名字为激基复合物），这样可观察到双重荧光。它的发射光谱不同于单体，表现为一个新的强而宽的无精细结构发射峰。
荧光团间的距离是激基缔合物形成和破坏的关键，在加入被分析物之后，被分析物与荧光探针相互结合，两个荧光基团分子构型会发生一定的变化[4]，使得两个基团分子的距离发生变化，形成激基缔合物，通过结合被分析物前后单体和激基缔合物的荧光光谱的变化来表达被分析物被识别的信息。
1.3荧光共振能量转移（Fluorescence Resonance Energy Transfer，FRET）
在荧光分子探针中，含有两个荧光基团，荧光基团之间的距离非常小，一个荧光基团处于激发态，一个处于基态，通过入射光的照射，激发态基团的荧光能量转移到基态基团的现象，也就是基态基团被激发，这就叫做荧光共振能量转移。
在激发态基团与基态基团之间产生荧光共振能量转移，需要满足三个条件：（1）激发态基团的发射光谱与基态基团的发射光谱之间有一定的重叠。（2）激发态基团与基态基团要以合适的方式进行排列。（3）激发态基团和基态基团之间的距离必须远大于他们之间的碰撞直径。[5]
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