基于苯并吡喃盐的近红外荧光探针BP-ITC：活细胞线粒体半胱氨酸检测的新策略

【编辑推荐】本研究开发了一种基于苯并吡喃盐骨架的近红外（NIR）荧光探针BP-ITC，通过异硫氰酸酯基团与半胱氨酸（Cys）的巯基特异性反应，实现670 nm处"Turn-on"型荧光响应（斯托克斯位移达100 nm）。该探针兼具线粒体靶向性和120 nM高灵敏度，为研究Cys在衰老及相关疾病中线粒体功能调控提供了新型分子工具。

　　

Highlight

本研究亮点在于：基于创新的苯并吡喃盐（benzopyranium salt）荧光团，开发出首个兼具近红外（NIR）发射（670 nm）、大斯托克斯位移（~100 nm）和线粒体靶向能力的半胱氨酸（Cys）特异性探针BP-ITC。其异硫氰酸酯（ITC）基团与Cys发生特异性亲核反应，产生显著的"关-开"型荧光响应，检测限低至120 nM，且能有效区分同型半胱氨酸（Hcy）和谷胱甘肽（GSH）。

设计合成BP-ITC探针

受花青素（anthocyanin）和菁染料（cyanine）启发，我们构建了新型苯并吡喃盐荧光骨架。如图Scheme 1所示，以8-羟基久洛里定-9-甲醛为原料，通过烯醇中间体形成关键荧光团BP-NH₂（量子产率0.1433），进一步修饰ITC基团获得最终探针。该设计巧妙利用苯并吡喃阳离子的线粒体靶向性，同时提升探针水溶性。

结论

BP-ITC成功实现了活细胞线粒体内Cys的动态可视化，其"Turn-on"型NIR响应特性、优异的选择性（对GSH/Hcy交叉反应<5%）及低细胞毒性（50 μM时细胞存活率>75%），为研究Cys在铁死亡（ferroptosis）、衰老相关线粒体功能障碍等病理过程中的作用提供了有力工具。