基于CyB探针的双光子成像平台实现脂滴微环境pH与黏度的时空同步监测

为解决细胞内多参数同步检测难题，中科院团队设计出集成BODIPY/hemicyanine结构的"五合一"分子探针CyB，通过双光子激发(λex=940 nm)实现脂滴靶向、pH/黏度双响应及比率型检测，在肿瘤/动脉粥样硬化/糖尿病模型中成功验证其多维病理微环境分析能力。

　　

细胞微环境的微妙变化往往是疾病发生的早期信号。就像人体发烧会伴随体温升高，当细胞"生病"时，其内部的酸碱度(pH)、黏稠度以及脂滴(LD)的动态变化都会出现异常。这些参数在癌症、动脉粥样硬化和糖尿病等重大疾病中扮演着关键角色。然而，现有的检测技术就像"盲人摸象"，只能单独测量某一个指标，无法全面捕捉疾病的多维特征。更棘手的是，传统荧光探针容易受到浓度干扰，就像在嘈杂环境中听不清对话一样，难以获得准确数据。

安徽大学化学化工学院的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表的研究中，巧妙地将两种明星荧光团——硼二吡咯亚甲基(BODIPY)和半花菁(hemicyanine)通过柔性双键连接，创造了革命性的CyB探针。这个仅3纳米的分子"瑞士军刀"不仅能靶向脂滴，还可通过pH依赖的分子内环化反应实现比率检测，同时感知黏度变化。研究人员采用核磁共振和质谱表征分子结构，通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱验证光学特性，并运用共聚焦显微镜和双光子成像技术在细胞、斑马鱼模型中系统评估其性能。

【结果与讨论】
材料与方法部分显示，CyB-C的合成收率达22%，其分子结构经HRMS和¹H NMR确证。在酸性条件下可逆转化为开环形式CyB，这种独特的pH响应机制使吸收/发射峰产生98/114 nm位移。

Abstract揭示的核心发现是：CyB的黏度敏感区来自连接双键的分子内旋转受限，在肿瘤细胞(黏度增加)中红色荧光增强5.8倍；而碱性环境触发的环化反应使绿色荧光强度提升12倍，形成完美的自校准比率信号。Introduction部分强调，这种设计克服了传统探针易受浓度干扰的缺陷，在动脉粥样硬化泡沫细胞中同时捕捉到LD堆积、pH降低和黏度升高的"三联征"。

Results显示，在940 nm双光子激发下，CyB对糖尿病细胞的LD动态监测分辨率达0.5 μm，pH检测范围覆盖4.0-8.0，黏度响应区间为1.2-950 cP。Conclusion指出，该探针在斑马鱼模型中的成功验证，为活体多维病理分析提供了新工具。

这项研究的突破性在于：首次将五种关键功能集成于单一分子——靶向性、双参数响应、比率检测、双光子成像和活体应用。就像为细胞装上了"多功能传感器"，能够全面解码疾病微环境的复杂密码。特别在动脉粥样硬化研究中，传统方法需要三次独立实验才能获得的数据，现在通过一次成像即可同步获取。正如作者强调的，这种"五合一"设计策略为复杂疾病的精准诊断开辟了新途径，未来或可应用于手术中的肿瘤边界界定和代谢性疾病动态监测。