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铁死亡（Ferroptosis）常伴线粒体活性氧（ROS）积累，次氯酸（HClO）水平异常会引发疾病且与铁死亡相关。研究人员合成 TPA-ClO 探针监测铁死亡时线粒体 HClO 波动。结果显示该探针性能优良且监测到铁死亡会使 MCF7 细胞线粒体 HClO 水平上升。这为相关疾病研究提供了有效工具。
在生命的微观世界里，细胞的死亡方式多种多样，其中铁死亡作为一种独特的细胞死亡形式，近年来备受关注。铁死亡是一种铁依赖的程序性细胞死亡途径，由脂质过氧化驱动，与众多疾病密切相关，从神经退行性疾病到癌症，从缺血性器官损伤到自身免疫疾病，都能看到它的身影。在铁死亡的过程中，线粒体这个细胞的 “能量工厂” 扮演着重要角色，它不仅是能量供应的主要场所，还是活性氧（ROS）产生的关键部位 。而次氯酸（HClO）作为 ROS 的重要成员，主要来源于细胞的线粒体。正常情况下，HClO 在生物体内作为信号分子，参与调节细胞信号传导、维持氧化还原平衡以及免疫反应等多种生理活动。但一旦 HClO 水平异常，就如同失衡的天平，会打破细胞内的氧化还原稳态，引发一系列疾病，像心血管疾病、神经元变性、关节炎，甚至癌症等。
更为关键的是，细胞内 HClO 水平与铁死亡之间存在着千丝万缕的联系。然而，目前想要精准监测铁死亡过程中线粒体 HClO 水平的波动，却困难重重。传统监测 HClO 的方法，如质谱、电化学分析、色谱和比色法等，存在诸多弊端，它们或是灵敏度低，或是操作复杂繁琐，或是耗时过长，根本无法满足在有机生物体内检测 HClO 的需求。在这样的困境下，开发一种能够有效监测铁死亡过程中线粒体 HClO 水平的分析方法，就显得尤为迫切。
为了解开这个难题，来自未知研究机构的研究人员踏上了探索之旅。他们将目光聚焦在荧光探针技术上，利用具有聚集诱导发光（AIE）特性的三苯胺（TPA）结构，成功合成了一种用于选择性检测 HClO 的荧光探针 TPA-ClO 。经过一系列实验验证，研究人员发现 TPA-ClO 探针表现出诸多优异性能。它不仅具有近红外（NIR）荧光发射、良好的 AIE 特性和较大的斯托克斯位移，而且对 HClO 的检测具有高度选择性，检测限低至 150.0 nM。更令人惊喜的是，该探针能够精准靶向线粒体，并且成功应用于监测 MCF7 细胞中外源性和内源性 HClO。
在对 MCF7 细胞的成像实验中，研究人员发现，由 erastin 和 RSL3 诱导的铁死亡会导致 MCF7 细胞线粒体中 HClO 水平升高，而且 MCF7 细胞对 RSL3 诱导的铁死亡表现出较高的敏感性。这一研究成果意义非凡，它表明线粒体 HClO 水平与铁死亡过程紧密相关，同时 RSL3 诱导的铁死亡敏感性以及其导致的 HClO 水平升高，可能为肿瘤治疗开辟新的方向。该研究成果发表在《Analytica Chimica Acta》上，为生命科学和医学领域相关疾病的研究提供了新的思路和有力工具。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是化学合成技术，通过精心设计的步骤合成了中间化合物和 TPA-ClO 探针；其次是光谱实验技术，制备探针及各种分析物的储备液，用于检测探针性能；最后是细胞成像技术，利用该技术监测细胞内 HClO 水平变化，探究铁死亡与 HClO 水平的关系。
下面来详细看看研究结果：
- TPA-ClO 探针的设计与性能：三苯胺结构作为典型的 AIE 荧光团，具有高发射效率、优异的光稳定性和大斯托克斯位移等优点。TPA-ClO 探针中的苯并噻二唑和吡啶结构作为电子受体部分，与富电子的三苯胺荧光团形成 D-A 构型，有效改善了荧光性能。同时，探针中的二甲基硫代氨基甲酸酯作为 HClO 的识别基团。综合这些设计，使得 TPA-ClO 探针具备近红外荧光发射、良好的 AIE 特性和大斯托克斯位移，对 HClO 检测限低至 150.0 nM，且选择性高。
- TPA-ClO 探针的细胞应用：TPA-ClO 探针能够很好地靶向线粒体。实验表明，它成功应用于监测 MCF7 细胞中外源性和内源性 HClO，这意味着该探针在细胞层面检测 HClO 具有可行性和有效性。
- 铁死亡与线粒体 HClO 水平的关系：通过对 MCF7 细胞进行成像实验发现，erastin 和 RSL3 诱导的铁死亡会使线粒体 HClO 水平升高，并且 MCF7 细胞对 RSL3 诱导的铁死亡敏感性较高。这一结果揭示了铁死亡过程与线粒体 HClO 水平之间的内在联系。
研究结论表明，TPA-ClO 探针成功构建并用于检测 HClO，它具有近红外荧光发射、良好 AIE 特性、大斯托克斯位移以及低检测限和高选择性等优势。该探针成功应用于监测铁死亡过程中线粒体 HClO 水平波动，为研究铁死亡相关疾病提供了有效工具。从更广泛的意义上来说，这一研究成果为深入了解铁死亡的机制、探索相关疾病的发病机理以及开发新的治疗策略奠定了坚实基础，有望在未来的医学领域，尤其是肿瘤治疗方面发挥重要作用，为攻克这些疾病带来新的曙光。
