基于马来酰亚胺结构的新型半胱氨酸特异性荧光探针MI-Cys的构建及其在生物成像与食品安全检测中的应用

针对生物硫醇分子结构相似导致半胱氨酸(Cys)特异性检测困难的问题，研究人员开发了含马来酰亚胺基团的荧光探针MI-Cys。该探针通过Michael加成触发分子内转移环化酰胺化反应，在0-1.0 μM范围内对Cys呈现线性响应，成功应用于细胞成像和食品检测，为疾病诊断和食品安全监测提供了新工具。

　　

在生命科学和医学领域，半胱氨酸(Cys)作为含硫氨基酸，其浓度波动与氧化应激、蛋白质结构和信号传导密切相关，是多种疾病的重要生物标志物。同时，食品工业中Cys既作为营养补充剂又作为食品添加剂，过量摄入可能引发健康风险。然而，由于同型半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH)等生物硫醇与Cys结构高度相似，开发能精准区分Cys的检测工具一直是领域内的重要挑战。

山东师范大学的研究团队在《Talanta》发表的研究中，创新性地设计合成了一种基于马来酰亚胺结构的荧光探针MI-Cys。该探针通过Cys的巯基与马来酰亚胺双键发生Michael加成，触发分子内转移环化酰胺化反应，实现了对Cys的特异性识别。研究采用1,2-二氯乙烷溶剂体系合成关键中间体，通过柱层析纯化获得目标化合物，并利用荧光光谱和高效液相色谱验证探针性能。

在"响应时间"部分，动力学实验证实探针与Cys的反应分为快速Michael加成和缓慢的酰亚胺开环两个阶段，最终在60分钟内完成响应。"选择性实验"显示MI-Cys对Cys的检测限低至0.12 μM，且不受其他生物硫醇干扰。"细胞成像"实验成功监测了药物诱导的细胞内源性Cys波动，而"食品检测"应用则准确测定了牛奶等食品中的Cys含量。

该研究的创新性体现在三个方面：首先，提出的分子内转移环化酰胺化机制为Cys探针设计提供了新思路；其次，0-1.0 μM的线性响应范围使其适用于生理浓度检测；最后，探针在复杂生物体系和食品基质中均表现优异。通讯作者Baocun Zhu团队的工作不仅为疾病早期诊断提供了新型分子工具，也为食品安全监测建立了简便可靠的方法。这项研究获得国家自然科学基金和山东省自然科学基金的支持，其技术路线有望推广至其他含硫化合物的检测领域。