高尔基体是真核细胞膜系统的重要组成部分。其数量和发育受细胞类型、生理状态及分化程度等多种因素影响[[1], [2], [3]]。高尔基体对细胞的正常运作至关重要，因为它负责对脂质和蛋白质进行修饰、分类、包装和运输[[4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]]。高尔基体的正常功能对于细胞内蛋白质的生成、维持整个细胞乃至整个生物体的正常状态都极为重要。高尔基体不仅具有传统的蛋白质加工和运输功能，还参与调控代谢、细胞凋亡、应激反应、极化、自噬和炎症等多种高级细胞过程[[11], [12], [13], [14]]。高尔基体氧化应激通常伴随着活性氧和活性羰基等物质的产生和浓度变化，而这些物质在细胞中起着重要的生理和病理作用[[15], [16], [17]]。因此，能够定量检测各类活性氧或活性羰基物质，可为研究高尔基体氧化应激机制提供有力数据支持。作为蛋白质修饰和转运的关键细胞器，高尔基体膜具有高度流动性，这使得用荧光探针对其实现精准定位比其他细胞器要困难得多[9,18,19]。与线粒体、溶酶体、脂滴等其他细胞器相比，高尔基体定位技术还不够完善成熟[[20], [21], [22]]。目前针对高尔基体的定位策略仍然较少，主要原因在于可用于特异性定位高尔基体的靶向基团较为有限，这些基团通常包括对甲基苯磺酰胺、L-半胱氨酸或7-氨基喹啉[[23], [24], [25]]。因此，用于检测高尔基体内特定生物分子及环境变化的荧光探针也相对缺乏。所以，设计合成具有高尔基体特异性识别功能的新荧光探针具有重要意义，有望成为诊断高尔基体相关疾病的有效工具。
鉴于高尔基体功能异常时，活性氧或活性羰基的浓度也会发生异常，因此开发能够靶向高尔基体以检测活性氧或活性羰基的荧光探针，对于研究高尔基体的功能以及为人类健康研究提供科学依据具有很大价值[[26], [27], [28]]。本文选择甲醛作为研究对象。甲醛具有很强的亲电性，能够与细胞内的多种亲核试剂发生反应[[29], [30], [31]]。它在生物体内可以自然生成，并保持稳定浓度，从而在各种病理和生理过程中发挥作用。无论是外源性还是内源性的甲醛都会影响生物体内的甲醛浓度，进而影响甲醛在体内的作用[[32], [33], [34]]。由于甲醛具有高度反应性，异常水平的甲醛会攻击核酸和蛋白质中的亲核基团和巯基，从而导致DNA-DNA交联、DNA-蛋白质交联，增加患糖尿病、心脏病和癌症等各种疾病的风险[[35], [36], [37]]。
由于甲醛是一种至关重要的分子，研究与其相关的分子机制，尤其是在高尔基体中的机制，对于预测和治疗高尔基体相关疾病具有重要意义。尽管目前已有许多用于检测甲醛的荧光探针，但能够详细揭示器官器内，尤其是高尔基体内甲醛的生成和分布情况的探针仍然有限。Kim团队曾设计一种甲醛荧光探针[38]，该探针不仅在室温下能快速检测甲醛，还在乳腺癌细胞中表现出强烈的荧光成像效果，有可能成为监测活细胞的工具。Zhu团队设计并合成了一种靶向高尔基体的荧光探针，用于检测丙二醛和甲醛[39]，该探针具有很高的高尔基体定位能力，能够实时监测高尔基体中的丙二醛和甲醛水平。不过，目前仍迫切需要开发出对高尔基体中的甲醛具有高度特异性的高效探针，以便揭示与各种疾病相关的生物学过程。因此，设计一种靶向高尔基体的甲醛荧光探针，有助于更好地了解甲醛在特定细胞器中的活性。
目前所有用于检测甲醛的荧光探针都属于反应型，且都需要消耗甲醛，这就会导致反应影响甲醛浓度，从而使体内甲醛浓度及其动态平衡发生变化，最终影响甲醛的功能[40]。因此，如果在探针设计中引入一种能够补偿分析物的机制，即让分析物能够被释放出来以维持其浓度，就可以弥补以往探针的缺陷。至今，基于这种机制用于检测甲醛的荧光探针仍然很少。Zhu团队设计了一种基于3-吡咯烷基丙酸捕获甲醛能力的荧光探针，该探针与甲醛反应后会导致酯醇键断裂，释放出荧光团从而增强荧光信号，同时甲醛也会被重新生成[46]。然而，这种探针仅能用于识别甲醛，无法在高尔基体中实现定位。因此，设计一种可用于识别高尔基体的可再生甲醛荧光探针，就成了本文的主要目标。
有研究表明，α-氨基酰胺的酰胺键可以通过6-exo-三内酯酯交换反应发生水解，生成羰基醇胺中间体[40]，而且这一反应在甲醛的作用下会加速，因此该中间体可作为甲醛的识别位点（见图1）。于是，结合高尔基体的特异性靶向基团（4-CF3–7-氨基喹啉）和甲醛的识别位点[[42], [43], [44], [45]]，本文设计出一种可在高尔基体中高选择性地、高灵敏度地检测甲醛的可再生荧光探针。该探针的荧光信号可通过甲醛的特异性激活而增强，其对甲醛的分析性能优异，具有快速响应时间、高选择性和高灵敏度，检测限为0.18?μM，抗干扰能力强。此外，该荧光探针的细胞毒性极低，已被成功用于细胞和斑马鱼的成像实验，尤其能够精确定位在高尔基体中。最重要的是，该探针与甲醛反应后，甲醛最终会被释放出来，这一反应不会干扰体内甲醛浓度的波动，也不会影响甲醛的功能。因此，这是一种既能靶向高尔基体又能检测甲醛的可再生荧光探针。迄今为止，兼具可再生功能和高尔基体靶向功能的荧光探针还十分罕见。
