基于碳吡喃的新型线粒体靶向荧光探针DMA-Bpin：高活性氧物种的多重检测及其在活细胞和斑马鱼中的应用

研究人员针对高活性氧物种(hROS)检测中存在的短波长、单物种识别难题，开发了基于碳吡喃染料的新型线粒体靶向荧光探针DMA-Bpin。该探针通过硼酯反应位点实现HOCl/ONOO?双检测（检测限达nM级），具有长波长（645 nm）、快速响应（<10 min）和可视化（无色变蓝）特性，成功应用于癌细胞筛选和铁死亡模型hROS动态追踪，其反应产物DMA-OH更为新型长波长荧光团开发提供了新策略。

　　

在生命科学领域，高活性氧物种(hROS)如同细胞内的"双面特工"——既是调控生理过程的关键信使，又是诱发癌症、神经退行性疾病等病理状态的"破坏分子"。其中，次氯酸(HOCl)和过氧亚硝酸盐(ONOO^?)因其超高反应活性备受关注，但现有检测技术面临波长短、特异性差等瓶颈。更棘手的是，在铁死亡（一种铁依赖的程序性细胞死亡）过程中，多种hROS会协同作用，犹如"分子风暴"般破坏细胞稳态，但缺乏能同时捕捉这种动态变化的分子工具。

山东师范大学的研究团队在《Bioorganic Chemistry》发表的研究中，巧妙地将碳吡喃染料与硼酸酯"分子开关"结合，开发出新型线粒体靶向探针DMA-Bpin。这个仅需一步合成的"智能分子"具有三重突破性：首先，其645 nm的近红外发射波长可穿透深层组织；其次，能同步检测HOCl（1.5 nM）和ONOO^?（3.6 nM），灵敏度堪比"分子显微镜"；更令人惊喜的是，其与hROS反应后生成的DMA-OH染料，犹如意外获得的"化学乐高"，为构建更多功能化探针提供了新模块。

研究团队运用光谱分析、细胞共定位和斑马鱼模型等技术验证发现：DMA-Bpin可精准定位线粒体——这个细胞的"能量工厂"正是hROS产生的"重灾区"；在铁死亡模型中，它能清晰捕捉到hROS的"潮汐式波动"；更妙的是，该探针可区分癌细胞与正常细胞，犹如给肿瘤细胞贴上了"荧光标签"。这些发现为癌症早期诊断和治疗评估提供了新思路。

这项研究的巧妙之处在于"一石三鸟"：DMA-Bpin本身是高性能检测工具，其反应产物DMA-OH又成为新型荧光团，而基于二者的技术体系更开辟了疾病机制研究新途径。正如作者Baocun Zhu团队强调的，这种"检测-衍生-再开发"的策略，为长波长荧光探针的设计提供了范式转移，未来或可拓展至更多疾病相关活性分子的检测领域。

（关键技术方法：采用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱表征探针光学特性；通过MTT实验评估细胞毒性；使用商业线粒体染料MitoTracker Red进行共定位实验；建立斑马鱼活体成像模型；采用铁死亡诱导剂Erastin处理细胞建立疾病模型）

【光谱特性】
DMA-Bpin在580 nm激发下产生645 nm发射，与hROS反应后荧光增强18倍，溶液由无色变为肉眼可见的蓝色，实现"信号-颜色"双模式检测。

【亚细胞定位】
共聚焦显微镜显示DMA-Bpin与MitoTracker Red的共定位系数达0.92，证实其精准靶向线粒体的能力，这对监测线粒体氧化应激至关重要。

【疾病模型应用】
在铁死亡诱导的HeLa细胞中，DMA-Bpin检测到hROS水平较对照组升高4.3倍；在斑马鱼炎症模型中，肝脏部位出现显著荧光信号，证实其活体应用潜力。

【衍生染料发现】
反应产物DMA-OH的量子产率达0.38，比母体染料提高2.1倍，其可修饰的羟基位点为后续探针开发提供了"分子设计平台"。

这项研究不仅解决了hROS多重检测的技术难题，更通过DMA-OH的意外发现打开了长波长荧光团开发的新思路。其临床价值在于：一方面，DMA-Bpin可动态监测铁死亡过程，为癌症治疗提供疗效评估工具；另一方面，基于DMA-OH模块化设计的探针家族，未来或可实现从"单一检测"到"分子网络监控"的跨越，为精准医学研究注入新活力。