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本综述聚焦过氧化氢（H?O?）小分子荧光探针，介绍其作为活性氧（ROS）关键信号分子的生理病理作用，梳理探针设计策略（如硼酸氧化、Payne/Dakin 串联反应等）、检测机制及生物应用，展望领域挑战与方向，助力新一代探针开发。
过氧化氢（H?O?）的生理病理角色
过氧化氢作为活性氧（ROS）核心成员，主要在线粒体、过氧化物酶体等部位经烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶及多种氧化酶激活生成。其生理浓度范围为 10??至 10?? M，充当广泛的细胞内信使，参与细胞增殖、迁移和分化，通过氧化相关蛋白激活或失活信号通路。但高浓度 H?O?会引发细胞氧化应激，导致凋亡。研究表明，癌细胞产生的 H?O?通量高于正常细胞，异常生成的 H?O?会攻击蛋白质、DNA 等生物分子，与肝损伤、癌症、阿尔茨海默病、帕金森病及心力衰竭等疾病密切相关。然而，H?O?在多种疾病中的关键特征尚未完全明晰，因此亟需高效分析方法检测其通量与分布并揭示相关机制。
荧光成像技术与小分子荧光探针的优势
相较于电化学法、分光光度法等检测 H?O?的方法，荧光成像技术凭借无损、原位可视化、实时监测等优势脱颖而出。小分子荧光探针因易于修饰、低毒性、发射带可调等特性，被用于监测生物体系中的活性物种和微环境。高选择性与灵敏度的分子探针可分析 H?O?变化并阐释其在不同生物进程中的调控功能，其中近红外（NIR）荧光探针对深层活组织中 H?O?水平的检测颇具价值，有助于更好地理解 H?O?波动与空间分布的关系；比率型荧光探针则成功用于定量研究 H?O?水平与损伤程度的精确关联，这些探针助力疾病诊断及揭示 H?O?在生物体系中的潜在机制。
小分子荧光探针的研究进展与分类
本综述全面总结了检测 H?O?的小分子荧光探针（主要包括近红外和比率型）的最新进展。鉴于 H?O?的固有特性，研究者发现了大量对其比其他 ROS 更具选择性的化学反应。根据不同反应类型，当前有机荧光探针可分为：苯硼酸或硼酸酯的氧化反应、Payne/Dakin 串联反应、苯甲酰基的氧化反应及氧鎓的氧化重排反应等。
硼酸的氧化反应
硼酸基团因其强吸电子和荧光猝灭特性，成功用于构建新型探针。H?O?可打破硼酸的保护作用，生成相应羟基。例如，王的团队制备了一种新型脂质探针。
结论与展望
自 2004 年 Christopher Chang 等人报道通过硼酸酯氧化监测 H?O?以来，大量利用该原理的探针引发领域广泛关注，推动了生物体系中 H?O?传感的发展。本文综述了基于不同识别基团和机制（如硼酸、硼酸酯、苯甲酰基、Payne/Dakin 串联反应等）的 H?O?响应性小分子荧光探针，讨论了其识别原理、生物应用及相关病理机制，分析了荧光成像领域的现状、挑战及未来方向，期望为研究人员在特定疾病中构建检测 H?O?的新型荧光探针提供助力。
利益声明与致谢
作者声明无已知可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。本研究受国家自然科学基金（22207038）、山东省自然科学基金（ZR2024QB027）、中国博士后科学基金（2023M741358）、山东省博士后科学基金（SDCX-ZG-202302018）、生命科学光电传感与分析化学重点实验室开放项目（M2024-3）、教育部及济南大学博士后科学基金资助。
