癌症目前是全球最严重的健康问题之一，影响着发达国家和发展中国家的人口[1]。癌症的高死亡率主要是由于其在早期阶段缺乏明显的形态学特征，这阻碍了及时检测和诊断，通常也使得患者无法接受最佳治疗[2]。在肿瘤发展的早期阶段，癌细胞会经历一系列变化，使其与正常细胞明显区分开来[3]。癌细胞建立了一个独特的微环境，其特征是酸度增加、缺氧、活性氧水平升高、谷胱甘肽（GSH）过度表达等[4,5]。
谷胱甘肽（GSH）是最常见的细胞内小分子巯基化合物，是一种由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的低分子量巯基三肽。它在维持细胞氧化还原平衡和解毒过程中起着关键作用[6]。作为大多数需氧生物的主要氧化还原介质，GSH参与多种重要生物途径，包括信号传导、细胞凋亡和基因表达。此外，它还作为一种强效抗氧化剂，清除自由基并保护细胞免受氧化应激[7]。值得注意的是，癌细胞的细胞内GSH水平通常远高于正常细胞和组织[8]，而血浆和其他细胞外液中的GSH浓度很低（20–40 μM）[9]。因此，升高的细胞内GSH既是恶性肿瘤的标志，也是激活探针的内在触发因素，这突显了其作为准确肿瘤成像目标的重要性[[10], [11], [12], [13]]。因此，体内选择性检测GSH对于早期癌症诊断和治疗监测非常重要。
荧光成像作为一种非侵入性生物分子识别工具，因其出色的空间分辨率、高灵敏度、实时成像能力、成本效益以及易于化学修饰而受到广泛应用[[14], [15], [16], [17], [18]]。传统的近红外（NIR）探针已被广泛用于GSH检测，尤其是在第一个近红外窗口（NIR-I，650–900 nm）[19,20]。然而，它们的组织穿透性有限、光子散射和自体荧光会降低信号清晰度，限制了深层组织成像[[21], [22], [23], [24]]。相比之下，第二个近红外窗口（NIR-II，900–1700 nm）的成像受益于显著减少的光子散射、最小化的组织自体荧光和增强的组织穿透性，从而提高了成像灵敏度和信噪比[[25], [26], [27], [28], [29], [30], [31], [32]]。因此，NIR-II区域被认为是高性能深层组织生物成像的理想光谱窗口[[33]]。
七甲胺花青素染料因其强烈的摩尔吸收率、可调的光学性质和易于化学修饰而受到广泛关注[[34], [35], [36], [37]]。大多数研究集中在阳离子染料上，但由于与带负电荷的生物分子的相互作用，这些染料在循环中容易不稳定[38,39]。然而，阴离子七甲胺花青素具有红移吸收、更高的稳定性和更好的生物相容性，使其成为深层组织成像应用的理想候选者[[40], [41], [42], [43]]。
在这里，我们开发了一种基于NIR-II阴离子七甲胺花青素的探针，命名为T2SHNO2。T2SHNO2探针由一个阴离子七甲胺花青素荧光团与4-硝基苯硫醇（NBT）作为GSH响应部分组成。在没有GSH的情况下，NBT基团通过电子抽取效应和光诱导电子转移（PET）使探针处于“关闭”状态。当暴露于GSH时，GSH对NBT部分的亲核取代会去除淬灭基团，恢复荧光团的电子结构并使荧光“开启”。与之前报道的GSH探针相比，T2SHNO2具有更低的检测限（见表S1），并已成功应用于肿瘤成像。该探针能够有效体内可视化与肿瘤相关的GSH（图1），显示出其作为敏感且高分辨率的深层组织癌症检测工具的潜力。
