近红外荧光探针BDPos实现血管瘤治疗中O2•?/GSH氧化还原动态失衡的可视化监测

本研究针对肿瘤治疗中氧化还原稳态(O2•?/GSH)动态监测难题，开发了基于BODIPY的可逆近红外探针BDPos。该探针通过708 nm/620 nm吸收位移实现超氧阴离子(O2•?)与谷胱甘肽(GSH)的循环监测，首次揭示普萘洛尔治疗血管瘤的氧化还原调控机制，为抗肿瘤药物作用机制研究提供了新型分子工具。

　　

在生命活动的精密调控网络中，氧化还原稳态如同一个动态平衡的跷跷板，其中超氧阴离子(O₂^•?)和谷胱甘肽(GSH)这对"氧化-还原"搭档扮演着核心角色。肿瘤细胞的疯狂增殖往往伴随着这个平衡的破坏——一方面需要活性氧(ROS)促进生长信号，另一方面又需大量抗氧化剂抵抗氧化损伤。这种精妙的平衡机制使得氧化还原系统成为抗癌药物的重要靶点，但长期以来，科学家们缺乏能在活体内"看见"这对分子动态博弈的工具。

山东某研究团队在《Talanta》发表的研究中，创造性地将BODIPY荧光团与儿茶酚氧化还原开关结合，开发出新型近红外探针BDPos。这个仅1.5纳米大小的"分子间谍"能在血管瘤组织内自由穿行，通过荧光信号变化实时报告O₂^•?与GSH的浓度波动。当遇到O₂^•?时，其儿茶酚单元被氧化为苯醌，导致吸收峰从620 nm红移至708 nm；而当GSH登场时，又能将分子"复位"恢复荧光。这种可逆转变就像分子级别的"变色龙"，实现了对氧化还原循环的连续监控。

研究采用光谱分析、细胞成像和小动物模型等多维技术手段。通过核磁共振(HRMS)和紫外-可见光谱验证探针结构，利用血管瘤细胞系和患者来源组织评估检测性能，最终在活体层面观察到普萘洛尔治疗引发的氧化还原震荡。

【Rational Design and Characterization of BDPos】
研究团队巧妙利用CF₃-BODIPY的强推电子效应，在3位引入儿茶酚作为氧化还原响应单元。密度泛函理论计算显示，氧化后分子的最高占据分子轨道(HOMO)能级显著降低，导致吸收红移。体外测试表明，BDPos对O₂^•?的检测限达82 nM，对GSH响应时间仅90秒，且能耐受10次以上氧化还原循环。

【Conclusion】
该研究不仅证实普萘洛尔通过打破血管瘤氧化还原平衡发挥疗效，更开创性地建立了活体水平监测氧化还原动态的工具平台。BDPos探针的708 nm/654 nm双通道检测能力，使其在肿瘤微环境研究、药物筛选及疗效评估领域展现出独特价值。这项工作为理解β受体阻滞剂抗血管瘤机制提供了分子视角，也为开发靶向氧化还原系统的抗癌策略指明了新方向。