湖南师范大学杨荣华团队Angew：基于淬灭剂的血液自荧光抑制策略用于全血微量分析物的精准检测

血液是全身运输和交流的载体，其中内源性物质含量的变化可做为某些疾病的标志物。因此，准确分析血液中内源性物质浓度的变化具有重要意义。然而，现有的荧光探针很大程度上受到血液自荧光的干扰，导致低信背比或者荧光信号被血液自荧光覆盖。为避免这一干扰，现有的血液荧光检测均是在血浆中进行，然而高速离心去除红细胞层会导致血液成分的缺失，导致检测结果不准确。因此亟待开发一种新的策略用于全血微量分析物的精准检测。

图1. 消除血液自荧光干扰的荧光探针的构建策略

湖南师范大学杨荣华教授（点击查看介绍）团队近日设计了一种可消除血液自荧光干扰的荧光探针用于全血微量分析物的精准检测。针对血液自荧光的发射波长，通过筛选吸收波长位于500-700 nm的染料，选出对血液自荧光具有最佳淬灭效果的BODIPY染料。在该染料的基础上，基于d-PET机制成功合成了具有高信背比,高灵敏度的H₂S荧光探针 (图1)。通过纳米封装策略增加了探针的水溶性，避免了有机溶剂造成血液蛋白凝固变性，同时也进一步提升了纳米探针对H₂S的选择性 (图2)。

图2. 纳米探针对H₂S检测的灵敏度及选择性

由于探针和染料对血液自荧光都具有很好的淬灭效果，成功消除了血液自荧光对检测的干扰。得益于探针优良的性能，作者得到了在20倍稀释血液环境中H₂S滴定的标准曲线，成功的运用于正常老鼠和结肠癌老鼠血液中H₂S含量的准确定量 (图3)。

图3. 消除血液自荧光的意义及全血中内源性H₂S的定量

此外，探针还可用于检测红细胞中内源性H₂S含量的变化。该探针还成功观察到了大蒜素诱导小鼠红细胞产生H₂S的现象，这将有助于了解大蒜降低心血管风险的机制。

图4. 红细胞共聚焦荧光成像图以及大蒜素刺激红细胞产生H₂S现象的研究

小结

这是首个实现全血内源性H₂S分析的荧光分子探针。更重要的是，所提出的血液自荧光抑制传感策略可以扩展到构建各种新型荧光探针，用于检测全血中的其他微量分析物。该工作不仅为荧光探针用于全血检测提供了便利，而且有助于研究H₂S在血液中的作用机制。相关研究成果发表在Angewandte Chemie International Edition 上，该成果由国家自然科学基金和湖南省教育厅重点项目支持完成。湖南师范大学化学化工学院杨荣华教授和刘红文副教授为论文共同通讯作者，2021级博士研究生宇文志扬为论文第一作者。该工作也得到了湖南大学张晓兵教授的大力支持。

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A Quencher-Based Blood Autofluorescence-Supression Strategy Enables the Quantification of Trace Analytes in Whole Blood

Zhiyang Yuwen, Qin Zeng, Qiaozhen Ye, Yixing Zhao, Jingxuan Zhu, Kang Chen, Hongwen Liu, and Ronghua Yang 

Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202302957

作者简介

杨荣华教授，湖南师范大学化学化工学院院长，长江学者特聘教授，国家杰出青年基金获得者。研究领域是荧光传感新原理与新方法，功能核酸探针设计、合成及生物传感。相关成果发表在JACS, Angew. Chem., ACS Nano., Chem. Rev., Chem. Soc. Rev.等领域权威期刊。

https://www.x-mol.com/university/faculty/332865 

刘红文副教授，长期从事有机小分子探针的研究，在各类荧光染料的结构特点及应用、染料间相互作用机制、多功能染料和材料对接、荧光分析检测及实验技术等方面积累了丰富的经验，在发展小分子探针的设计和应用方面取得了重要的进展。相关成果发表在Angew. Chem., Chem. Soc. Rev., Chem. Sci., Anal. Chem.等国际著名期刊。

宇文志扬，湖南师范大学分析化学专业2021级在读博士研究生。