一种可激活型近红外荧光探针TCF-NS在细胞铁死亡及肝损伤模型中次氯酸生物成像的应用研究

本研究针对次氯酸(HOCl)在炎症、肝病和铁死亡等病理过程中的关键作用，开发了新型近红外荧光探针TCF-NS。该探针具有5.6 nM检测限、优异选择性和低细胞毒性，成功实现了细胞、斑马鱼和小鼠模型中HOCl的动态监测，为肝损伤和铁死亡的早期诊断提供了新型分子工具。

　　

在生命科学领域，次氯酸(HOCl)作为免疫防御的重要活性氧(ROS)，其浓度失衡与多种疾病密切相关。当嗜中性粒细胞过度产生HOCl时，会引发氧化应激连锁反应——不仅加剧炎症反应，更会通过铁代谢紊乱诱发铁死亡(Ferroptosis)，而肝脏作为代谢中枢，特别容易受到这种氧化损伤的影响。现有检测技术如质谱和电化学法难以实现活体动态监测，传统荧光探针又存在穿透深度不足、无法兼顾多病理模型等局限。

山东省自然科学基金资助的研究团队在《Bioorganic Chemistry》发表的研究中，创新性地设计了基于三氰基呋喃(TCF)骨架的近红外(NIR)荧光探针TCF-NS。该探针通过硫原子特异性氧化机制，在HOCl作用下发生520 nm至650 nm的红移发射，实现了从体外检测到活体成像的全方位应用。研究采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱表征探针性能，通过细胞毒性实验验证生物相容性，并建立药物性肝损伤、酒精性肝病及Erastin诱导的铁死亡模型进行功能验证。

【合成TCF-NS】章节显示，研究团队以4-(硫代吗啉)苯甲醛与TCF衍生物为原料，在无水乙醇中经18小时缩合反应获得紫色固体产物，产率达63%。核磁共振氢谱和质谱证实了产物结构。

【光学特性】部分揭示，TCF-NS对HOCl响应时间仅需90秒，在650 nm处荧光强度增强35倍。选择性实验表明，探针对其他ROS如H₂O₂、•OH等无明显响应，而5.6 nM的检测限使其具备检测生理浓度HOCl的能力。

【细胞成像】实验证实，TCF-NS能清晰区分正常肝细胞L-02与肝癌细胞HepG2的HOCl水平差异。在Erastin诱导的铁死亡模型中，探针成功捕获到伴随谷胱甘肽耗竭而升高的HOCl信号，证实了HOCl在铁死亡中的调控作用。

【动物模型】研究显示，在对乙酰氨基酚(APAP)诱导的药物性肝损伤小鼠中，TCF-NS检测到肝组织HOCl水平较对照组升高4.8倍；在酒精性肝病斑马鱼模型中，探针信号与病理程度呈正相关，为肝损伤的早期诊断提供了可视化工具。

结论部分强调，TCF-NS是首个能同步监测铁死亡和肝损伤相关HOCl波动的NIR探针。其创新性体现在三方面：一是硫原子氧化机制保障了超高选择性；二是650 nm发射波长适合深组织成像；三是成功构建跨物种验证体系。该研究不仅为HOCl相关病理研究提供了新型分子探针，更揭示了HOCl作为肝病和铁死亡交叉节点的生物学意义，为开发靶向抗氧化疗法开辟了新思路。