线粒体是细胞的主要能量工厂，参与多种重要的生物过程，包括基因表达、细胞增殖、信号转导和程序性细胞死亡[[1], [2], [3], [4]]。这些功能的完整性受到线粒体微环境参数（如粘度、极性、pH值和温度）的严格调控，这些参数对于维持代谢稳态至关重要[[5], [6], [7], [8], [9], [10]]。其中，粘度和极性是调节细胞功能和代谢途径的两个关键因素。任一参数的异常都会显著损害线粒体功能，破坏细胞内稳态，最终引发代谢紊乱、炎症、肿瘤发生、动脉粥样硬化以及多种心血管和代谢疾病[[11], [12], [13], [14], [15], [16]]。因此，能够在活细胞和生物体内实时、定量地监测线粒体微环境的粘度和极性变化对于阐明疾病机制和识别早期病理信号具有重要意义。目前，已有多种方法可用于测量粘度和极性。传统的旋转粘度计和毛细管粘度计虽然在物理化学研究中广泛应用，但存在一个关键限制：它们无法应用于活细胞，因此无法实现原位、实时的监测[[17,18]]。相比之下，荧光探针技术由于具有实时可视化、高灵敏度和高空间分辨率等优点，已成为生物成像和微环境监测的强大工具[[19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29]]。例如，2025年Leewongwat团队开发了一种用于脂滴成像的极性粘度双响应探针，可以检测细胞内脂滴的粘度变化[[30]]。2019年，Cui团队开发了两种探针，一种用于检测线粒体粘度变化，另一种用于检测极性变化[[31]]。尽管前景广阔，但目前现有的荧光探针仍存在操作复杂、背景噪声大、所需浓度高、发射波长低于600 nm以及缺乏多参数响应能力等局限性[[32], [33], [34]]。这些缺点严重限制了它们在早期疾病诊断和多参数同时监测中的应用。因此，开发一种具有无需洗涤、粘度-极性双响应特性且能适应多种病理模型的线粒体靶向荧光探针是一个迫切的科学挑战。
用于同时检测粘度和极性的荧光探针的分子设计通常基于D-π-A（供体-π-受体）框架，因为其分子内的电荷转移（ICT）过程对这两个参数都非常敏感。核心机制依赖于两种激发态松弛途径之间的竞争：平面ICT状态和扭曲ICT（TICT）状态。微环境的极性主要稳定极性ICT状态，导致发射出现溶剂色变（在低极性下发生红移）。同时，粘度通过限制分子内旋转直接阻碍TICT状态的形成。在高粘度环境中，这种限制抑制了非辐射性的TICT衰减，从而显著增强了荧光强度[[35], [36], [37], [38]]。基于这种双响应原理，我们构建了探针AK（图S1和图S2），使用强电子供体吩噻嗪核心，并通过噻吩单元进一步扩展ICT效应，将发射波长调整到红色区域[[39,40]]。该供体部分与带正电的吲哚衍生物连接，不仅完成了D-π-A系统，还确保了高效的线粒体靶向[[41,42]]。最终得到的探针具有TICT特征的激发态，使其能够作为双参数传感器使用。它在高粘度或低极性条件下表现出增强的红色发射，能够实时监测活细胞和体内的线粒体微环境动态，应用范围包括肿瘤成像、药物诱导的肝脏损伤以及其他病理模型。
