新型近红外荧光探针FTP的设计及其在Fe3+高灵敏度检测与活体成像中的应用

针对生物体内Fe3+检测的挑战，研究人员开发了一种基于铬鎓-花菁结构的近红外荧光探针FTP。该探针在743 nm处实现"关-开"式荧光响应，对Fe3+的检测限低至24.0 nM，并成功应用于细胞和小鼠活体成像，为铁代谢相关疾病诊断提供了新工具。

　　

铁是生命体系中不可或缺的微量元素，但浓度失衡会导致严重病理变化。过量Fe³⁺通过Fenton反应产生活性氧自由基，引发肝纤维化甚至肝癌；而铁缺乏则与神经退行性疾病、贫血等相关。传统检测方法面临组织穿透深度不足、生物自发荧光干扰等问题，特别是缺乏能同时实现高灵敏度检测和活体成像的近红外探针。

江西某高校研究团队在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》发表研究，设计出新型铬鎓-花菁近红外荧光探针FTP。该探针通过将罗丹明的特异性识别机制与花菁染料的近红外特性相结合，在722 nm处产生吸收峰，发射波长延伸至743 nm（第一近红外窗口）。研究采用DFT计算验证了1:1配位机制，并通过LC-MS、¹H NMR等技术证实了结构特征。

关键技术包括：1）基于Fischer醛基修饰的罗丹明骨架合成；2）紫外-可见光谱和荧光光谱检测；3）密度泛函理论计算验证结合位点；4）MCF-7和HepG2细胞模型验证；5）小鼠活体成像实验。

【材料与方法】
探针FTP通过三步反应合成，关键中间体M₁经磷硫酰基修饰后与吲哚醛缩合。结构经FTIR确认C=O键(1689 cm^-1)和P=S键(650 cm^-1)，LC-MS显示[M+H]⁺峰(m/z 784.3)。

【结果与讨论】

1. 光学特性：FTP与Fe³⁺结合后，螺内酰胺环从闭合态转为开环态，溶液颜色由淡黄变绿，荧光增强18倍。Job's plot证实为1:1配位，结合常数3.72×10⁴ M^-1。

2. 选择性实验：在Na⁺、K⁺等15种离子中，仅Fe³⁺引起显著响应，EDTA可逆转信号证实可逆性。

3. 细胞实验：共聚焦显微镜显示FTP能穿透细胞膜，在Fe³⁺过载细胞中产生明亮荧光，CCK-8法证实细胞存活率>90%。

4. 实际应用：检测自来水、河水中Fe³⁺回收率达96-103%，功能化试纸可实现裸眼半定量检测。

该研究首次将铬鎓-花菁结构应用于Fe³⁺检测，其近红外特性克服了传统罗丹明探针的组织穿透限制。Pengwen Luo等开发的FTP探针兼具79.7 nM（UV-Vis）和24.0 nM（荧光）的低检测限，为铁代谢异常相关疾病的早期诊断提供了新型分子工具，在肝病监测和抗癌药物评估中具有重要应用前景。