基于甲基喹啉增强近红外半菁染料的比率型NAD(P)H传感策略及其在活细胞代谢成像中的应用

本研究开发了一种新型比率型传感器，通过甲基喹啉受体与近红外半菁染料的碳碳键共轭结构，实现对活细胞、组织和整体生物中NAD(P)H的高特异性检测。该传感器在517 nm可见光发射增强与684 nm近红外发射减弱的比率变化机制下，可精准追踪氧化应激、代谢紊乱及多囊肾病等病理过程中的NAD(P)H动态，为细胞生物能量学和疾病机制研究提供创新工具。

　　

研究人员开发了一种基于甲基喹啉增强型近红外半菁染料的比率型传感器，通过碳碳键共轭结构实现对活细胞内烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）（NAD(P)H）的精准探测。该传感器采用双发射比率机制：当与NAD(P)H结合时，684 nm处的近红外发射减弱，而517 nm处的可见光发射增强。这一现象源于甲基喹啉受体被还原为电子供体1-甲基-1,4-二氢喹啉，通过光诱导电子转移（PET）机制淬灭近红外荧光。

在HeLa细胞实验中，奥沙利铂、氟达拉滨和葡萄糖处理均引起NAD(P)H剂量依赖性升高，表现为可见光发射增强和近红外发射减弱，证实传感器可追踪药理及营养刺激下的代谢动态。果蝇（Drosophila melanogaster）幼虫实验进一步验证该传感器在活体中的适用性。此外，在人类和小鼠肾脏组织（包括正常与常染色体显性多囊肾病ADPKD样本）中，病变组织表现出更高的NADH活性和粘度，通过荧光信号变化揭示了肾脏疾病中的代谢异常。

该比率型近红外传感器实现了活体系统中NAD(P)H活性的空间分辨定量检测，为研究细胞代谢、氧化应激以及癌症、代谢性疾病和多囊肾病等病理机制提供了强有力的工具。