基于N-吗啉芳基亚胺铱(III)配合物的线粒体过氧亚硝酸盐探针在药物性肝细胞损伤中的研究与应用

针对过氧亚硝酸盐(ONOO?)检测中现有荧光探针易受干扰的难题，西北工业大学医学研究院团队设计了一种新型铱(III)配合物探针，通过N-吗啉芳基亚胺特异性识别ONOO?，实现27倍荧光增强和0.65 μM检测限。该探针成功应用于药物性肝损伤模型中NOX4介导的线粒体ONOO?生成机制解析，为肝损伤诊断提供了新工具。

在生物医学领域，过氧亚硝酸盐(ONOO^?)作为强氧化剂，在心血管疾病、神经退行性疾病和药物性肝损伤(DILI)等病理过程中扮演关键角色。然而，其超短半衰期(约20毫秒)和低浓度波动特性，使得精准检测成为巨大挑战。现有荧光探针普遍面临选择性差、无法靶向亚细胞器等问题，严重制约了ONOO^?病理机制的解析。西北工业大学医学研究院的研究团队在《Redox Biology》发表创新成果，通过分子设计破解了这一技术瓶颈。

研究团队采用"杂交设计策略"，将特异性识别单元N-吗啉芳基亚胺与发光性能优异的2-(2,4-二氟苯基)吡啶(dfppy)铱(III)配合物结合，构建了全球首个具有线粒体靶向能力的ONOO^?荧光探针。该工作通过高效液相色谱(HPLC)分析验证反应机制，结合电喷雾电离质谱(ESI-MS)确认产物结构；采用MTT法评估生物相容性；运用共聚焦显微镜实现亚细胞定位；建立3D多细胞肿瘤球体(MCTS)模型评估组织穿透性；并通过Western blot解析NOX4/HIF-1α信号通路。

3.1 分子设计与性能验证

探针1在PBS缓冲液中展现出27倍荧光增强效应，检测限达0.65 μM。关键创新在于N-吗啉基团的引入，使C=N双键的电子云密度显著降低，相比传统腙类探针，其抗干扰能力提升10倍以上，对HClO等常见活性氧完全不响应。

3.3 时空分辨成像突破

在HepG2细胞中，探针1成功捕捉到SIN-1诱导的ONOO^?动态变化，信号强度与刺激浓度呈线性相关(R²=0.90)。更引人注目的是，该探针在60微米厚度的3D肿瘤球体中仍保持均匀分布，穿透深度是常规探针的2.4倍。

3.5 病理机制可视化

应用对乙酰氨基酚(APAP)肝损伤模型时，探针1首次揭示NOX4介导的ONOO^?生成级联反应：APAP刺激使NOX4表达上调2.1倍，进而通过ROS-HIF-1α轴放大氧化应激。使用NOX1/4抑制剂GKT136901处理后，荧光信号降低67%，证实该通路的关键作用。

这项研究的意义在于：技术层面，创制了首个兼具线粒体靶向与定量检测能力的ONOO^?探针；医学层面，明确了NOX4-HIF-1α轴在DILI中的核心地位，为GKT136901等抑制剂的应用提供了直接证据。未来，该探针有望转化为临床肝损伤早期诊断工具，其设计策略也可拓展至其他活性氧物种检测领域。研究团队Lingtan Kong等特别指出，探针在复杂体内环境中的稳定性优化将是下一阶段重点攻关方向。