长波长激发频率上转换黄蒽探针，用于半胱氨酸的荧光检测和成像

《ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY》：Long wavelength excitation frequency upconversion xanthene probe for fluorescence detection and imaging of cysteine

提出基于异花苯的M-Cys荧光探针，利用反斯托克斯发射实现808nm近红外激发和742nm发射，灵敏度提升三倍至23.2nM检测限，选择性区分半胱氨酸，成功应用于活细胞和动物模型成像，兼具高灵敏度和低光毒性优势。

　　

摘要

现有荧光探针的一个显著局限性是它们对多种生物硫醇（包括半胱氨酸（Cys）、同型半胱氨酸（Hcy）和谷胱甘肽（GSH）具有广泛的反应性。这些含硫醇物质的结构相似性和重叠的反应性给在复杂生物环境中选择性识别特定目标带来了严峻挑战。为了解决这一局限性，我们开发了M-Cys，这是一种基于杂蒽类荧光团的半胱氨酸选择性频率上转换发光（FUCL）探针。通过利用反斯托克斯（anti-Stokes）发射，M-Cys能够在808纳米的近红外（NIR）波长下被激发，同时发出742纳米的NIR光，从而克服了传统斯托克斯位移探针的局限性。与传统690纳米激发相比，这种创新设计使灵敏度提高了三倍，检测限达到了23.2纳摩尔，而传统探针的检测限为65.9纳摩尔。这得益于背景干扰的减少以及FUCL的信噪比的改善。全面的选择性实验验证了M-Cys对半胱氨酸的特异性，确保了可靠的生物学鉴别。除了体外实验外，M-Cys还显著提升了活细胞中外源半胱氨酸的高对比度成像，并促进了小鼠模型中的体内FUCL可视化。该方法利用了FUCL的深层组织穿透能力和极低的光毒性。通过将前所未有的灵敏度与临床应用的可行性相结合，本研究建立了一个多功能的光学平台，为临床诊断领域的高精度探针发展奠定了基础。

图形摘要

现有荧光探针的一个显著局限性是它们对多种生物硫醇（包括半胱氨酸（Cys）、同型半胱氨酸（Hcy）和谷胱甘肽（GSH）具有广泛的反应性。这些含硫醇物质的结构相似性和重叠的反应性给在复杂生物环境中选择性识别特定目标带来了严峻挑战。为了解决这一局限性，我们开发了M-Cys，这是一种基于杂蒽类荧光团的半胱氨酸选择性频率上转换发光（FUCL）探针。通过利用反斯托克斯（anti-Stokes）发射，M-Cys能够在808纳米的近红外（NIR）波长下被激发，同时发出742纳米的NIR光，从而克服了传统斯托克斯位移探针的局限性。这种创新设计使灵敏度提高了三倍，检测限达到了23.2纳摩尔，而传统探针的检测限为65.9纳摩尔。这得益于背景干扰的减少以及FUCL的信噪比的改善。全面的选择性实验验证了M-Cys对半胱氨酸的特异性，确保了可靠的生物学鉴别。除了体外实验外，M-Cys还显著提升了活细胞中外源半胱氨酸的高对比度成像，并促进了小鼠模型中的体内FUCL可视化。该方法利用了FUCL的深层组织穿透能力和极低的光毒性。通过将前所未有的灵敏度与临床应用的可行性相结合，本研究建立了一个多功能的光学平台，为临床诊断领域的高精度探针发展奠定了基础。

图形摘要