基于邻醛基二硝基苯醚的ESIPT荧光探针实现硫化氢(H2S)的超快速检测

为解决生物系统中H2S实时检测的灵敏度与速度难题，山西师范大学杜玉婷团队设计合成新型荧光探针DTBH。该探针通过邻醛基促进的2,4-二硝基苯醚硫解反应，在5秒内实现H2S特异性响应，绝对荧光量子产率达17.63%，并成功应用于细胞内外源H2S成像，为生理病理研究提供高效工具。

　　

在生命活动的复杂交响曲中，硫化氢(H₂S)作为第三种气体信号分子，调控着血管张力、炎症反应等关键生理过程。然而这个"信号兵"却有着双面性——生理浓度下它是健康的守护者，异常水平时却与糖尿病、肝硬化、帕金森病等疾病密切相关。更棘手的是，现有检测技术往往面临响应慢（需数分钟）、灵敏度低等瓶颈，犹如用老式相机拍摄闪电，难以捕捉H₂S转瞬即逝的动态变化。

山西师范大学分子传感创新团队的杜玉婷课题组在《Bioorganic》发表的研究中，巧妙地将化学武器中的2,4-二硝基苯醚"改装"成分子探针。他们设计的DTBH探针如同安装了弹簧刀的荧光开关：邻位醛基像磁铁般吸引H₂S分子，促使二硝基苯醚键在5秒内断裂，释放出强荧光团DTB。这种基于激发态分子内质子转移(ESIPT)机制的设计，使检测灵敏度达到新高度，绝对荧光量子产率提升至17.63%，542纳米处的荧光发射如同黑夜中的信号弹般醒目。

研究团队运用高分辨质谱(HRMS)和密度泛函理论(DFT)计算破解反应机制，通过核磁共振氢谱(¹H NMR)追踪分子结构变化。在细胞成像实验中，DTBH成功捕捉到外源添加和内源诱导的H₂S波动，其选择性在氨基酸、金属离子等干扰物面前展现出"火眼金睛"的本领。

【合成与表征】
通过三步反应构建含苯并噻唑骨架的DTBH，溴原子的引入增强电子效应，使探针在生理环境下保持稳定。

【超快响应特性】
时间分辨荧光显示，5秒内完成对200 μM H₂S的响应，较传统探针提速60倍，符合生物过程实时监测需求。

【细胞成像应用】
在HepG2细胞模型中，DTBH不仅可视化外源输入的H₂S，还能检测半胱氨酸刺激产生的内源H₂S，荧光定位主要集中于细胞质区域。

这项研究犹如为生物医学界提供了一把分子尺子，既能丈量H₂S的瞬时浓度变化，又可追溯其在疾病发生中的时空轨迹。其创新性在于：首次将邻醛基的"拉电子效应"与二硝基苯醚的"硫解开关"耦合，突破传统探针的动力学限制。未来或可拓展至组织成像领域，为探索H₂S在神经退行性疾病中的作用提供新视角。正如研究者所言，这种模块化设计策略，为开发其他活性硫物种检测工具开辟了新航道。