《Analytica Chimica Acta》：Phosphorothioate-Modified DNA Tetrahedral Nanoprobe for Highly Specific Detection and In Vitro/In Vivo Biological Imaging of Hypochlorite
编辑推荐：
•构建了用于ClO-检测的PS-TDN荧光生物传感器（检测限=45.8 nM）•PS-TDN对ClO-具有约500秒的快速“关-开”响应，并对ROS、RNS、金属离子具有良好的抗干扰能力•该纳米探针能够对细胞内源性ClO-进行原位成像，并具有良好的生物相容性•成功实现了SIH大鼠
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构建了用于ClO-检测的PS-TDN荧光生物传感器（检测限=45.8 nM）
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PS-TDN对ClO-具有约500秒的快速“关-开”响应，并对ROS、RNS、金属离子具有良好的抗干扰能力
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该纳米探针能够对细胞内源性ClO-进行原位成像，并具有良好的生物相容性
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成功实现了SIH大鼠RVLM区域ClO-的活体成像，证实了高血压中ClO-的上调
引言
次氯酸根（ClO-）作为生物体内重要的活性氧物种，在先天免疫应答和氧化还原稳态等生理过程中发挥着重要的调控作用。然而，异常高水平的次氯酸根可诱导氧化应激，这与多种疾病的发病机制密切相关，如炎症、动脉粥样硬化、心血管疾病、恶性肿瘤和肾功能障碍等[1], [2], [3], [4], [5]。因此，探索高效、准确的次氯酸根检测方法对于保护人类健康和确保公共安全至关重要。
虽然电化学、色谱法和分光光度法等传统分析技术已广泛用于ClO-的测定，但荧光传感平台显示出突出的优势[6], [7], [8], [9]。它们具有快速响应、超高灵敏度、低检测限、实时原位监测和低成本等优点，非常有利于复杂生物基质中的研究[10], [11], [12], [13]。尽管具有这些优势，现有的ClO-荧光探针仍存在不足，如合成过程复杂、选择性不足以及受到其他活性氧物种的显著干扰[14]。因此，开发简单且高选择性的ClO-荧光传感系统，避免繁琐的有机合成，以满足生物学和环境研究实际应用的需求，仍然是一项紧迫且具有挑战性的任务。
硫代磷酸酯（PS）修饰是指将核酸磷酸骨架中的一个非桥接氧原子替换为硫原子[15]。前期研究表明，次氯酸根能特异性地与PS基团相互作用，导致DNA链断裂[16], [17]。利用这一特异性反应，已使用分子信标、G-四链体-硫黄素T复合物和GFP样DNA适配体构建了多种ClO-荧光检测方法[18], [19], [20], [21]。遗憾的是，这些基于线性DNA的探针容易被核酸酶降解，且细胞内在化效率低，极大地限制了它们在复杂生物环境中的实际应用。为解决上述缺陷并优化检测流程，我们开发了一种基于硫代磷酸酯修饰DNA四面体（PS-TDN）的荧光DNA生物传感器用于ClO-的测定。值得注意的是，这种具有位点特异性PS以及双荧光团-猝灭剂修饰的四链DNA四面体的合成和组装比简单的线性分子信标要复杂和昂贵得多。然而，其刚性的三维几何结构提供了有价值的结构优势，足以证明这种权衡是合理的。DNA四面体是由四条寡核苷酸链自组装形成的刚性三维DNA纳米结构[22]。它们具有突出的结构稳定性，可提供抵抗核酸酶消化的空间保护，具有低细胞毒性和高效的内在化能力，并且可以灵活修饰以满足生物传感、生物成像和靶向递送应用的需求[23], [24], [25]。基于DNA四面体和ClO-反应性PS基团，我们建立了一种快速灵敏的ClO-检测方法，能够快速准确地定量ClO-水平。随后，将该方法应用于培养细胞和动物脑区域中ClO-的成像。
章节片段
材料与试剂
所有DNA寡核苷酸链均由生工生物工程股份有限公司合成并经HPLC纯化，其具体序列如下：PS-S1: 5’-AAT ACA TTC CTA AGT CTG AAA CAT TAC AGC TTG CTA CAC GAG AAG AGC C*GCC ATA GTA-3’（*表示硫代磷酸酯修饰）；S2 DNA: 5’-AAT TAT CAG GCA GTT GAC AGT GTA GCA AGC TGT AAT AGA TGC GAG GGT CCA ATAC-3’；S3: 5’-TAMRA-GGC TCT TCT ATT CAA CT CCT GGT GAT AAA ACG ACA CTA CGT GGG AAT CTA CTA TGG C-BHQ2-3’；S4 DNA: 5’-ACC CTC GCA TTT A
探针的设计原理与传感机制
在本研究中，开发了一种基于PS-TDN的ClO-响应性荧光传感系统（图1）。传感原理依赖于ClO-对引入DNA骨架中的PS键的特异性氧化裂解——这是一种高选择性反应，能够在不受其他活性物种干扰的情况下实现ClO-的准确检测和活细胞成像。具体而言，四条DNA单链（S1-S4）自组装成刚性的三维DNA四面体纳米结构，其中S1
结论
在本研究中，我们成功构建了一种基于硫代磷酸酯修饰DNA四面体的新型荧光DNA生物传感器，用于ClO-的高特异性和高灵敏度检测。利用ClO-对PS键的特异性氧化裂解，PS-TDN纳米探针在约500秒内实现了快速的“关-开”荧光响应，在0-2.5 μM范围内具有良好的线性相关性（R2 = 0.9978），检测限低至45.8 nM。PS-TDN纳米探针表现出卓越的
出版伦理
本研究按照美国国立卫生研究院实验动物护理与使用指南（第85-23号出版物，1996年修订）进行，并获得菏泽学院动物伦理委员会批准（批准号：ECHZU 2024-010）。
CRediT作者贡献声明
于佳星： 形式分析。邵明润： 方法学。陈晨： 写作-审阅与编辑。张林芳： 方法学。刘倩： 可视化、方法学。赵亚茹： 写作-初稿、方法学、调查、形式分析。刘海生： 写作-审阅与编辑、可视化、方法学、基金获取、概念化
利益冲突声明
作者声明，他们不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争经济利益或个人关系。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到山东省自然科学基金（ZR2024QH414）和国家自然科学基金（82200477）的资助。
刘海生|赵亚茹|刘倩|张林芳|陈晨|邵明润|于佳星
