近红外荧光探针CBAI：活细胞与活体小鼠中半胱氨酸动态实时追踪及其在环境氧化应激评估中的应用

本文推荐一种新型近红外（NIR）荧光探针CBAI，通过香豆素-花菁杂化结构实现半胱氨酸（Cys）的"Turn-on"式检测。该探针具有748 nm长波长发射、243 nm大斯托克斯位移及0.11 μM低检测限，可特异性区分同型半胱氨酸（Hcy）和谷胱甘肽（GSH）。研究证实CBAI能动态监测Hg2+/Cu2+诱导的氧化应激，实现线粒体-溶酶体双靶向成像，并在荷瘤小鼠模型中成功追踪肿瘤微环境Cys代谢，为环境毒理研究和肿瘤诊疗提供新工具。

　　

Highlight

本研究开发了新型近红外荧光探针CBAI，通过香豆素-花菁杂化策略构建具有超大斯托克斯位移（243 nm）的荧光团，并采用丙烯酸酯作为特异性识别基团。由于分子内电荷转移（ICT）和光诱导电子转移（PET）效应，探针本身无荧光；而与Cys反应后，丙烯酸酯断裂释放荧光团CBAI-OH，产生748 nm近红外发射。

Design and Synthesis of probe CBAI

尽管花菁染料具有近红外发射特性，但其小斯托克斯位移易导致发射谱与自吸收带重叠。相比之下，香豆素衍生物具有高荧光量子产率和低毒性优势。本研究创新性地将香豆素与花菁骨架耦合，所设计的CBAI探针兼具大斯托克斯位移和长波长发射特性，丙烯酸酯基团同时作为识别单元和荧光淬灭剂。

Conclusion

综上所述，CBAI探针通过独特的香豆素-花菁杂化结构实现了Cys的高选择性检测，具有快速响应（<5 min）、超低检测限（0.11 μM）和双细胞器靶向能力。该探针成功应用于重金属（Hg²⁺/Cu²⁺）和H₂O₂诱导的氧化应激评估，并在活体层面证实了对肿瘤微环境Cys代谢的监测能力，为氧化应激相关病理研究提供了有力工具。