一种AIE活性的双通道荧光探针，可用于同时检测铁死亡、急性肝损伤和肝细胞癌模型中的黏度及次氯酸（HClO）水平

《Journal of Pharmaceutical Analysis》：AIE-active dual-channel fluorescent probe for simultaneous viscosity and HClO detection in ferroptosis, acute liver injury and hepatocellular carcinoma models

BCz-DCN-TPA是一种基于AIE机制的近红外双通道荧光探针，可同步检测肝疾病微环境中粘度和HClO水平，具有高灵敏度（LOD 0.233 nM）、优异选择性和光稳定性（>300分钟），并在APAP诱导的ALI和HCC模型中实现动态成像及深层肿瘤光声成像。

　　在当前医学研究与临床诊断中，精准识别和监测疾病相关生物标志物是理解病理机制、推动个性化治疗的重要基础。为此，科学家们不断探索新型荧光探针，以期在复杂生物环境中实现对多种指标的同步检测。本文介绍了一种基于聚集诱导发光（AIE）机制的近红外（NIR）双通道荧光探针BCz-DCN-TPA，其具有显著的粘度响应和HClO（次氯酸）响应能力，适用于肝病微环境的实时监测，为研究肝病的病理过程提供了新的工具。

BCz-DCN-TPA探针的开发，主要针对目前单参数荧光探针在多目标检测上的局限性。现有探针往往只能监测单一指标，而疾病的发展通常涉及多个因素的协同作用，如粘度异常与氧化应激水平的变化。因此，实现对多个生物标志物的同时检测，成为探针设计的重要方向。BCz-DCN-TPA通过分子结构设计，实现了对粘度和HClO的双重响应。其在675 nm处的荧光增强源于分子内运动受限（RIM）效应，而在465 nm处的荧光变化则由HClO的特异性氧化反应引起。这种双通道响应不仅提升了检测的准确性，还增强了探针在复杂环境下的适应性。

在性能方面，BCz-DCN-TPA表现出高灵敏度、优异的选择性以及良好的光稳定性。其对HClO的检测限低至0.233 nM，这意味着即使在低浓度下也能有效识别次氯酸的存在。同时，该探针对15种潜在干扰物具有极高的选择性，确保了其在生物系统中的特异性。光稳定性方面，探针在多种pH值下（3-13）能保持超过300分钟的荧光强度，这使其适用于长时间的生物成像应用。这些特性共同构成了BCz-DCN-TPA在生物检测中的强大优势。

为了进一步验证其在实际生物系统中的表现，研究人员通过多种实验方法评估了该探针的性能。首先，通过体外实验，BCz-DCN-TPA在监测细胞铁死亡过程中，能够准确捕捉粘度和氧化应激的动态变化。其次，在体内实验中，该探针被用于跟踪药物诱导性急性肝损伤（APAP-ALI）和肝细胞癌（HCC）模型中异常粘度和HClO水平的变化，其荧光成像清晰地勾勒出病变区域。此外，BCz-DCN-TPA还展示了其在光声成像（PAI）中的应用潜力，能够实现对肝癌的深层组织成像，为疾病的早期诊断提供了新的视角。

探针的合成过程采用了合理的分子工程策略，以增强其细胞渗透性。通过优化脂溶性和分子几何结构，BCz-DCN-TPA能够有效进入细胞并实现对细胞内粘度和HClO的动态监测。合成步骤中，首先合成了化合物3，再将其与TPA进行偶联，最后引入了DCN单元，形成最终的BCz-DCN-TPA。该合成过程不仅提高了探针的生物相容性，还确保了其在体内应用的安全性。

在细胞实验中，研究人员通过MTT实验评估了BCz-DCN-TPA的细胞毒性。结果显示，在标准工作浓度下，该探针对Huh-7细胞的存活率超过80%，表明其具有良好的生物相容性。此外，通过共染色实验，发现BCz-DCN-TPA在脂滴中的特异性积累，这与其分子结构中的亲脂性密切相关，同时也与其AIE特性相辅相成。这些实验结果不仅验证了探针的安全性，还进一步明确了其在细胞内特定亚细胞结构中的定位能力。

为了深入理解BCz-DCN-TPA的粘度响应机制，研究人员利用理论计算方法分析了其在不同溶剂中的光物理性质。实验发现，当探针在高粘度溶剂（如甘油）中时，其荧光强度显著增强，且与粘度呈线性关系，符合F?rster-Hoffmann方程。此外，理论计算还揭示了探针在不同状态下分子结构的变化，包括其在基态和激发态下的几何构型和电子结构的差异。这些计算结果为探针的粘度响应提供了分子层面的解释，进一步支持了其作为粘度检测工具的可行性。

在HClO响应方面，BCz-DCN-TPA表现出显著的特异性。通过调整探针在不同浓度HClO下的荧光变化，研究人员确认了其在HClO存在时的光谱特征。具体而言，当HClO浓度从0 μM增加到60 μM时，探针在465 nm处的荧光强度呈现明显的线性增长，且其检测限达到0.223 nM，表明其对HClO的检测能力非常强。同时，该探针在15种干扰物存在下表现出极高的选择性，未受到显著影响，进一步证明了其在复杂生物环境中的适用性。

为了验证BCz-DCN-TPA在实际疾病模型中的应用效果，研究人员分别建立了肝癌和急性肝损伤的动物模型。在这些模型中，探针能够有效识别病变区域，并通过荧光成像和光声成像技术提供清晰的图像。在肝癌模型中，探针在2小时和6小时后均显示出显著的光声信号，有助于精准定位肿瘤边界。而在急性肝损伤模型中，探针能够监测肝组织中的异常粘度和HClO水平，为理解疾病进展提供了重要的数据支持。

此外，研究人员还探讨了BCz-DCN-TPA在光声成像中的应用潜力。通过调整探针的浓度和观察时间，发现其在体内具有良好的组织分布特性，能够在肝脏中富集，并在不同时间点显示出稳定的光声信号。这些特性不仅提升了探针的检测精度，还为其在临床诊断中的应用提供了坚实的基础。

综上所述，BCz-DCN-TPA作为一种基于AIE机制的NIR双通道荧光探针，具有出色的粘度和HClO检测能力，同时具备高灵敏度、高选择性和良好的光稳定性。其在体外和体内实验中的优异表现，表明其在研究肝病病理机制、推动精准诊断和治疗策略方面具有广阔的应用前景。未来，该探针有望成为生物医学研究和临床实践中的重要工具，为疾病的早期发现和动态监测提供新的解决方案。