高性能双通道荧光探针HMB-BP在活细胞、斑马鱼及特发性肺纤维化模型中检测H2O2的应用研究

为解决特发性肺纤维化(IPF)中H2O2介导的氧化应激监测难题，研究人员开发了基于亚甲基蓝-苯并噻唑的双通道荧光探针HMB-BP。该探针通过芳基硼酸酯特异性识别H2O2，实现215 nm光谱分离的蓝/红双通道检测（467 nm/682 nm），灵敏度达纳摩尔级（蓝通道10.6 nM，红通道25.3 nM），并在细胞、斑马鱼和IPF小鼠模型中验证其双色成像能力，为IPF早期诊断提供新工具。

　　

在生命科学领域，活性氧(ROS)如同细胞内的"双面间谍"——适量的过氧化氢(H₂O₂)参与正常生理调控，而过量则引发氧化应激风暴。特发性肺纤维化(IPF)这种"肺部疤痕病"的致命之处在于，当患者出现明显症状时，肺部往往已形成不可逆的纤维化病变，中位生存期不足4年。现有诊断依赖侵入性活检或CT扫描，难以实现早期干预。更棘手的是，虽然研究证实H₂O₂是推动IPF进展的关键分子，但传统单通道荧光探针存在信号串扰、环境干扰大等问题，无法精准捕捉这一"分子信号弹"的动态变化。

针对这一挑战，齐齐哈尔医学院的研究团队在《Sensors and Actuators B: Chemical》发表了一项突破性研究。他们巧妙地将临床常用的亚甲基蓝(Methylene blue)染料与苯并噻唑骨架结合，并引入芳基硼酸酯作为H₂O₂的"分子捕手"，设计出新型双通道荧光探针HMB-BP。这项研究采用光谱分析、细胞成像和动物模型验证的三步策略：首先通过紫外-可见光谱和荧光光谱确认探针与H₂O₂的特异性反应；随后在RAW264.7巨噬细胞和斑马鱼胚胎中进行双色成像；最终在博来霉素诱导的IPF小鼠模型中实现肺组织H₂O₂水平实时监测。

【Study on spectral response of BHP-BP probe to H₂O₂】
探针与H₂O₂反应后，在356 nm和662 nm处出现特征吸收峰，同时激活蓝(467 nm)和红(682 nm)双通道荧光，信号增强倍数分别达48倍和35倍。这种215 nm的超宽光谱间隔有效避免了信号交叉，且对常见生物分子如GSH、ClO^-等具有优异抗干扰性。

【Instrument materials and imaging of cells and zebrafish】
在LPS刺激的巨噬细胞中，HMB-BP清晰显示出H₂O₂爆发式产生的时空动态。更令人振奋的是，该探针成功穿透斑马鱼胚胎的卵膜，首次实现该模式生物内源性H₂O₂的双色同步成像。

【Conclusions】
这项研究开创性地解决了传统探针在复杂生物体系中信号单一的局限。HMB-BP的双通道设计如同为科学家配备了"分子双筒望远镜"，既可相互校准减少误差，又能通过红通道近红外发射(682 nm)实现深层组织成像。在IPF小鼠模型中，该探针检测到纤维化区域H₂O₂水平异常升高，为揭示"氧化应激-肺纤维化"恶性循环提供了直接证据。

该成果的临床转化潜力显著：一方面，探针10.6 nM的检测限远超临床需求，有望开发为IPF早期筛查试剂；另一方面，其模块化设计思路为其他ROS探针研发提供了新范式。正如通讯作者chen song团队强调的，这种双通道策略不仅适用于IPF，还可拓展至其他氧化应激相关疾病如癌症、阿尔茨海默病的机制研究。随着进一步优化，HMB-BP或将成为打破IPF诊断困境的"分子听诊器"。