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第44卷第1期 赵晓斌,秦亚娟,厉廷有. HClO双光子荧光探针研究进展[J].
2024年1月 南京医科大学学报(自然科学版),2024,44(01):115-122 ·117 ·
量的 HClO 中的稳定性。室温条件下,NS⁃ClO 在
S
O S
PBS(pH=7.4,5%二甲基甲酰胺)中,360 nm激发时, S N S
HClO N
450 nm 处没有荧光发射;但当加入 HClO 后,其在 N
N
360 nm 处出现吸收,且用 360 nm 激发时在 450 nm
NS⁃ClO
处出现强烈荧光(约 860 倍)。经实验验证,NS⁃ClO
图2 NS⁃ClO化学结构及其反应机制
对 其 他 ROS、活 性 氮(reactive nitrogen species,
Figure 2 Chemical structure and reaction mechanism of
RNS)、生物硫醇等没有反应活性,说明探针对HClO NS⁃ClO
表现出良好的选择性。NS⁃ClO 在 HeLa 细胞和
RAW264.7巨噬细胞中具有良好的选择性成像。利 反应,检测到在630 nm处的荧光发射。HN2⁃TP探针
用 TPM,NS⁃ClO 可对 400 μm 厚的小鼠肝脏活体组 在体外检测 HClO 时表现出较大的荧光增强,且具
织切片成像,且可以对活体斑马鱼成像。 有良好的线性范围、高灵敏度(检测下限:40 nmol/L)
在温和条件下,HClO可以介导硫代螺内酰胺苯酚 和快速响应的优点。HN2⁃TP探针溶液与各种ROS、
转化为苯并噁唑(图3)。毛国江团队利用罗丹明类似 RNS、生物硫醇不发生反应,探针只对 HClO 有高选
物为基础,研制了一种用于HClO生物成像的长波长 择性。利用单光子显微镜,HN2⁃TP 可以对 HeLa 细
[1]
(630 nm)双光子荧光探针HN2⁃TP 。HN2⁃TP在 PBS 胞内的外源性 HClO 成像,也可以对巨噬细胞 RAW
缓冲液(pH=7.4,5%二甲基亚砜)中,没有特征吸收 264.7内源性HClO成像。利用TPM,HN2⁃TP可以对
和发射。但当加入 HClO 后,90 s 内 HClO 诱导重排 大鼠肝脏冷冻切片组织进行HClO显像。
S HO Cl Cl
+
S HO S HO
O
N
HClO N N N
N O + ClS - N + O
N
N O O
NH2
NH2
NH2 NH2
HN2⁃TP
图3 HN2⁃TP化学结构及其反应机制
Figure 3 Chemical structure and reaction mechanism of HN2⁃TP
变为氧硫杂环戊缩酮结构,降低羰基“拉”的作
2 氧硫杂环戊缩醛(酮)类双光子荧光探针
用,而导致荧光强度降低或淬灭。作为 HClO 分
HClO 双光子探针中,荧光团大多数是典型 子的反应位点,探针分子中的 S 原子先被 HClO 氧
的“推⁃拉”(胺酮)结构,这种结构可以产生优异的光 化为亚砜,再进一步氧化为砜,最后使缩酮结构
物理性质。Acdan是一种双光子荧光团(图4)。利 水解成羰基,使荧光团恢复荧光或者荧光增强
用 2⁃巯基乙醇对 Acdan 的酮羰基进行保护,使其 (图 4)。
O
O
H + HClO
OH S
+ HS
N N
Acdan
O O O
HClO H2O
S S
O
N O N O N
图4 Acdan化学结构及其反应机制
Figure 4 Chemical structure and reaction mechanism of Acdan
溶酶体是细胞的循环中心,催化分解各种废 其内含有丰富的 HClO。2015 年,Young⁃Tae Chang
物,如蛋白质、核酸、碳水化合物、脂质和细胞碎片, 团队利用 Acdan 分子骨架,设计并合成了第一个