男性不孕症已成为全球重大的公共卫生问题，但其早期诊断和干预长期以来一直受到忽视，相比之下，女性生殖健康得到了更多关注[[1], [2], [3]]。现代生活方式，如久坐、睡眠不足和高压力，导致生育年龄男性的精液质量持续下降。少精症、弱精症和畸形精症的比例日益增加[4], [5]。目前，临床精液检查主要依赖于在生殖中心进行的常规精液分析（CSA）。这种方法存在局限性，包括检测时间较长且操作繁琐。此外，由于需要专门的设备和技术人员，其在初级医疗保健机构中的广泛应用受到限制[6], [7]。因此，迫切需要找到与男性生育能力相关的早期分子指标，并开发简单、低成本的检测方法。
Hcy和Cys是通过硫代硫酸盐途径相互关联的含硫氨基酸，两者都与男性生殖功能障碍有关[[8], [9], [10], [11]]。在患有少精症、弱精症或畸形精症的患者中，精浆中的Hcy水平显著升高，这与精子活力、形态和运动能力呈负相关，而与DNA碎片化指数（DFI）呈正相关[[12], [13], [14]]。作为该途径的最终产物和GSH合成的限速前体，Cys的水平直接反映了Hcy通过半胱硫氨酸β-合成酶（CBS）的流动情况，从而将这两种氨基酸与精子氧化还原稳态联系起来[15], [16]。该途径的失调会导致Hcy积累，进而引发线粒体功能障碍和过多的活性氧（ROS）产生，最终导致精子DNA损伤和脂质过氧化[[17], [18], [19], [20], [21], [22], [23]]。因此，精浆中的Hcy和Cys可以作为互补的早期生物标志物，在精子形态或数量发生明显变化之前揭示氧化应激失衡，为早期临床干预提供了一个有价值的窗口。
尽管有这些潜力，但目前临床上检测Hcy和Cys主要依靠高效液相色谱（HPLC）和酶联免疫吸附测定（ELISA）。这些方法存在样品预处理复杂、仪器昂贵和分析时间长的缺点[[24], [25], [26], [27], [28], [29]]。荧光探针技术具有高灵敏度、操作简便和实时可视化等优点。然而，如何有效区分结构相似且反应类似的Hcy/Cys和GSH仍然是该领域的主要挑战[[30], [31], [32], [33], [34], [35]]。虽然有一些报道的传感器展示了区分能力，但它们通常需要在检测系统中使用大量有机溶剂。此外，这些探针在血液和尿液等复杂生理或临床样品中难以保持稳定的检测性能[[36], [37], [38], [39]]。更重要的是，Hcy/Cys在男性不孕症中的分子指标作用越来越明确。然而，将高性能荧光探针应用于生殖系统和临床精液检测的研究仍尚未开展。
为了解决这些问题，我们设计并合成了一种近红外荧光探针JC-THA。该探针的核心骨架为Julolidine-香豆素轭合物，在电子缺乏的吖啶盐单元上引入了一个氯原子作为亲核攻击位点。通过利用Hcy/Cys与GSH之间的空间位阻和电子效应，JC-THA实现了选择性识别。其近红外发射波长有效减少了生物样本中的背景荧光干扰。在NEREA-2 cl.D1细胞中可视化Hcy和Cys的情况较为罕见，本研究实现了这一目标。我们进一步将荧光检测技术应用于临床精液样本中，验证了其在实际样本中的分析可行性。在此基础上，我们构建了一种基于JC-THA的智能手机颜色检测设备，通过探针与Hcy/Cys反应产生的颜色差异实现了快速的视觉定量分析，展现了其在即时检测方面的潜力。作为一种简单且成本效益高的检测方法，JC-THA有望成为男性不孕症早期筛查的新工具和替代方法。
