基于BODIPY的大斯托克斯位移近红外荧光探针在脂滴动态成像中的创新应用

为解决传统脂滴(LDs)荧光探针斯托克斯位移小、发射波长短导致的成像信噪比低等问题，研究人员设计合成两种新型D-π-A结构BODIPY探针TBM/TBE。该探针通过Knoevenagel缩合反应将发射波长优化至近红外区(λem>680 nm)，斯托克斯位移达108-111 nm，并实现活细胞中LDs的无洗涤动态追踪，为脂代谢相关疾病研究提供高灵敏度可视化工具。

　　

脂滴（Lipid Droplets, LDs）作为细胞内能量储存与代谢调控的核心细胞器，其数量、分布和动态变化与肥胖、脂肪肝、心血管疾病等病理过程密切相关。然而，传统LDs检测技术如生化分析法存在设备昂贵、操作复杂等局限，而商用BODIPY493/503等荧光探针又因斯托克斯位移（Stokes shift）小、发射波长短（<500 nm），导致成像信噪比低、组织穿透性差。更棘手的是，LDs与内质网、线粒体等细胞器的互作机制尚未阐明，亟需开发能实时追踪LDs动态的高性能探针。

针对这一挑战，安徽高校联合团队在《Journal of Molecular Structure》发表研究，通过分子工程策略设计出两种新型D-π-A（给体-π桥-受体）结构BODIPY探针TBM和TBE。该团队以三联吡啶-BODIPY（TB）为电子受体（A），通过Knoevenagel缩合反应连接二甲氨基苯（TBM）或N-乙基羟乙氨基苯（TBE）作为电子给体（D），构建出具有近红外发射特性的大斯托克斯位移探针。

关键技术包括：（1）基于文献方法合成电子受体TB；（2）通过Knoevenagel缩合反应引入不同电子给体构建TBM/TBE；（3）光物理性质表征（测定斯托克斯位移、发射波长）；（4）HepG2细胞毒性测试（MTT法）；（5）共聚焦成像验证LDs定位能力。

【Construction of TB for electron-deficient compounds】
以刚性平面结构的TB作为电子受体核心，其缺电子特性为后续D-π-A结构构建奠定基础。

【Electron-donor group introduction】
通过醛基缩合反应将强给电子基团引入TB骨架，TBM/TBE的发射波长分别红移至724 nm和>680 nm，斯托克斯位移突破100 nm，远超商用BODIPY505/515（Δλ<50 nm）。

【Conclusion】
光物理实验证实TBM/TBE兼具近红外发射（λ_em^TBM=724 nm）与大斯托克斯位移（Δλ_TBM=111 nm），MTT实验显示三者毒性均低于10%。细胞成像表明，TBM无需洗涤即可动态追踪HepG2细胞中LDs的数量与分布变化，其穿透深度与信噪比显著优于传统探针。

该研究突破BODIPY探针的波长限制，首创能无洗涤实时监测LDs动态的NIR工具。TBM的大斯托克斯位移特性有效规避激发/发射光谱重叠，为解析LDs介导的脂代谢紊乱机制提供关键技术支撑，在脂肪肝等疾病模型构建和药物筛选中具有重要应用价值。