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铁死亡（Ferroptosis）是一种受调控的细胞死亡形式，与多种疾病相关。脂滴极性在铁死亡过程中会发生变化。研究人员合成了两种检测极性的小分子荧光探针，其中 PY-2 能精准定位脂滴、低细胞毒性，可监测铁死亡时脂滴极性变化，助力相关疾病研究。
铁死亡，这个在 2012 年才被 Dixon 等人发现的细胞死亡形式，如同细胞世界里的神秘 “杀手”，逐渐走进了科研人员的视野。与传统的细胞凋亡、坏死和自噬不同，它是一种铁依赖的细胞死亡调控过程。在这个过程中，细胞内的一些关键机制出现异常，比如反向转运体（system XC-）失活或者谷胱甘肽过氧化物酶 4 被抑制，导致脂质活性氧（ROS）大量积累。这些过量的 ROS 就像一群捣乱分子，不仅会破坏细胞内的正常秩序，还可能引发脂滴的结构和微环境发生改变。
脂滴可不是简单的 “脂肪仓库”，它由单层磷脂构成，在细胞能量代谢、脂质平衡以及信号通路调节等众多生理过程中都发挥着关键作用。尤其是在铁死亡发生时，脂滴内部的微环境会发生显著变化，其中极性的改变备受关注。极性作为一个重要的物理化学参数，影响着众多细胞内的扩散控制过程和生物活动。然而，目前对于脂滴极性变化与铁死亡之间的复杂关系，科研人员还知之甚少。为了深入探索这一未知领域，来自国内的研究人员开展了一项极具意义的研究。
研究人员成功合成了两种具有代表性供体 -π- 受体结构的荧光探针（PY-1 和 PY-2），用于检测极性变化。这一研究成果意义重大，为深入了解铁死亡过程中脂滴的生物学行为提供了新的工具，有望推动铁死亡相关疾病的早期诊断和治疗研究，该研究成果发表在《Dyes and Pigments》上。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是化学合成技术，通过特定的反应合成目标荧光探针；其次是光学检测技术，在多种溶剂中对探针的光学性质进行评估，包括吸收和荧光光谱检测；最后利用细胞共聚焦荧光成像技术，观察探针在细胞内的定位以及对脂滴极性变化的监测情况。
探针的合成
研究人员通过 3 - 苯并呋喃酮分别与 7-(二乙氨基)-2 - 氧代 - 2H- 色烯 - 3 - 甲醛和 4-(N,N - 二苯胺基) 苯甲醛进行缩合反应，成功制备出目标探针（PY-1 和 PY-2）。这种独特的合成方法使得探针具备了供体 -π- 受体结构，这一结构为其后续在脂滴中的定位奠定了基础。
探针的光学性质
研究人员在多种不同极性的溶剂中对探针（PY-1 和 PY-2）的光学性质进行了评估。结果发现，两种探针的吸收值分别集中在 500nm 和 475nm。值得注意的是，在高粘度的甘油溶剂中，探针并没有表现出明显的荧光变化，这表明它们对环境粘度不敏感。而随着环境极性的增加，探针的荧光峰逐渐下降并发生位移，显示出对环境极性较强的荧光响应。其中，PY-2 更是展现出了 118nm（在 1,4 - 二氧六环中）的大斯托克斯位移。
探针在细胞中的应用
共定位测试显示，PY-2 主要定位于脂滴内，其皮尔逊相关系数高达 0.98。这一结果表明 PY-2 能够精准地在细胞内找到脂滴这个 “落脚点”。研究人员进一步利用 PY-2 对油酸处理的细胞中脂滴的极性变化进行成像，并且实现了对铁死亡过程中脂滴极性变化的实时监测。这意味着，PY-2 就像是一个敏锐的 “侦察兵”，能够实时追踪脂滴在铁死亡过程中的极性动态变化。
研究人员成功合成了两种极性敏感的荧光探针（PY-1 和 PY-2）。体外实验表明，它们的荧光特性依赖于环境极性，且对极性具有高选择性而对粘度不敏感。细胞共聚焦荧光成像实验更是证实了 PY-2 能特异性地在脂滴中积累，并有效监测铁死亡过程中脂滴的极性变化。这一研究成果为深入研究脂滴在铁死亡中的生物学行为提供了有力的工具，对于理解铁死亡相关疾病的发病机制具有重要意义。同时，也为未来开发基于脂滴极性变化监测的疾病诊断方法和治疗策略提供了新的思路和方向。
