简单开启式荧光传感器用于区分检测Cys/Hcy和GSH

生物硫醇 (Cys、Hcy和GSH) 作为一种重要的生物活性硫物种，在调节生命过程的氧化还原平衡中发挥着不可替代的作用，并且三种生物硫醇浓度的异常还与多种疾病直接相关。虽然它们的化学结构相似，都含有一个巯基和一个氨基，但是它们在生理活动中发挥的作用不同。开发多位点的多信号荧光探针用于同时区分Cys、Hcy、GSH 和实时监测其产生、分布、浓度动态变化和代谢等过程，为生物体内中硫醇的定量检测提供准确的分析方法，为与硫醇浓度变化相关的疾病的前期诊断提供可靠的理论基础，具有重要的意义。

图1. 三种生物硫醇的结构。图片来源：Anal. Chem.

香豆素类化合物具有优异的光学性能，已经被广泛地用于荧光传感器的开发。哈尔滨工业大学吴彦超/李惠静团队近期合成一种基于香豆素结构的简单开启式荧光传感器 (NTPC)，用于同时区分识别Cys/Hcy和GSH。该团队选取香豆素类化合物作为信号输出部分，在其3和4位分别引入醛基和硝基苯硫醚键作为生物硫醇的两个活性反应位点构建了简单易得的传感器NTPC。由于d-PET效应，该传感器自身没有荧光，但与生物硫醇反应后，d-PET效应消失，显示出较强的荧光。在双波长激发下，NTPC与不同生物硫醇反应后产物不同荧光信号 (Cys和Hcy为绿色，GSH为红光)。，该传感器表现出低背景荧光、高选择性、低检测限等特点。

图2. NTPC加入不同生物硫醇的紫外和荧光光谱变化。图片来源：Anal. Chem.

图3. NTPC荧光猝灭理论计算。图片来源：Anal. Chem.

该传感器不仅在溶液中表现出优良的区分识别性能，还可以用于细胞和斑马鱼体内的不同生物硫醇荧光可视化区分检测，为研究不同生物硫醇在生理病理过程中发挥的作用提供了一个有效的分析工具。

图4. 探针NTPC对细胞和斑马鱼中生物硫醇的区分成像检测。图片来源：Anal. Chem.

这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章第一作者为哈尔滨工业大学博士生王小波，通讯作者为哈尔滨工业大学李惠静教授和吴彦超教授以及天津理工大学刘畅博士。该项工作得到国家自然科学基金和山东省科学基金的资助。

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Simple Turn-On Fluorescent Sensor for Discriminating Cys/Hcy and GSH from Different Fluorescent Signals

Xiao-Bo Wang, Hui-Jing Li*, Chang Liu*, Yun-Xiang Hu, Meng-Chen Li, Yan-Chao Wu*

Anal. Chem., 2021, DOI: 10.1021/acs.analchem.0c04100