检测生物活性物质的多功能荧光探针平台的构建

荧光探针在活性氧 (ROS)、活性氮 (RNS)、活性硫 (RSS)等生物活性物质检测中的应用越来越受到重视。然而，大多数单分子荧光探针都是基于荧光基团的修饰位点引入识别基团或者靶向基团，存在可修饰位点少、芳香结构较大、π-π键的堆积导致荧光探针的水溶性较差的特点，这些特征对于开发具有较好水溶性、靶向性、生物相容性的多功能荧光探针造成很大的挑战。

南开大学尚鲁庆副教授（点击查看介绍）的研究团队提出了一种简单而创新的策略，即通过引入顺式氨基脯氨酸作为载体支架，此载体支架有三个容易修饰的结构位点，在修饰位点上连接特定的功能基团：靶向基团、水溶性基团、带识别结构的荧光基团。该设计策略具有可定制的优点，根据待检测物的需要，通过简单的改变识别基团，就可以用于检测感兴趣的生物活性物质。该团队设计并合成了五种具有代表性的水溶性和细胞器靶向荧光探针PMB、PMN、PMD、PRB和PME，可以检测活性氧物种 (ROS)、活性氮物种 (RNS)、活性硫物种 (RSS)、ROS/RSS以及大分子蛋白酶。

基于五个探针与其各自检测的生物活性物质反应后的发射波长从蓝色到红色 (465、480、535、550、565和640 nm)，该团队分别进行了细胞实验和动物实验。其中，可以检测大分子蛋白酶的近红外荧光探针PME，由于其具有较小的背景荧光和较深的组织穿透力，可以在裸鼠上对酯酶进行成像实验。结果表明，探针PME在活体裸鼠上对酯酶具有良好的成像能力，进一步验证了该荧光探针平台使用的广泛性。

该团队首次建立了以顺式氨基脯氨酸作为载体支架的可定制的多功能荧光探针平台，合成的五个荧光探针均具有优良的光学性能、细胞器靶向性、良好的水溶性、生物相容性等优点，可以灵活地应用于RNS、RSS、ROS以及蛋白酶的细胞器成像。该策略可用于开发线粒体/溶酶体靶向的多功能荧光探针，能够在细胞和裸鼠水平上对生物活性物质进行成像。可定制的荧光探针平台可为设计具有不同传感和成像功能的多功能荧光探针提供了巨大的潜力。

这一研究成果发表于ACS Sensors 上。文章的第一作者是南开大学药学院的博士研究生乔丹，通讯作者是南开大学药学院尚鲁庆副教授。该研究工作得到国家重点研究发展计划（2018YFA0507204），国家自然科学基金（21672115），天津自然科学基金重点项目（19JCZDJC33300）的资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Establishment of a Customizable Fluorescent Probe Platform for the Organelle-Targeted Bioactive Species Detection

Dan Qiao, Landie Li, Tangliang Shen, Jiejie Yang, Hao Chang, Xiao Liang, Lu Zhang, Qianqian Wang, Ning Liu, Wei Zhao, Luqing Shang*

ACS Sens., 2020, 5, 2247–2254, DOI: 10.1021/acssensors.0c00992

导师介绍

尚鲁庆

https://www.x-mol.com/university/faculty/50153