《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：Polarity-responsive N/S-codoped carbon dots for single-lipid-droplet analysis under metabolic perturbations
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•NSCDs显示出180倍的强度变化和80纳米的极性诱导红移。•NSCDs靶向LDs并能够持续成像单个LDs。•活细胞成像捕获了单个LD的代谢反应和类似融合的重塑过程。引言脂质滴（LDs）是动态的细胞内器官，由中性脂质核心和磷脂单层组成[1]。除了作为脂质储存库外，LDs还参与能
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NSCDs显示出180倍的强度变化和80纳米的极性诱导红移。
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NSCDs靶向LDs并能够持续成像单个LDs。
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活细胞成像捕获了单个LD的代谢反应和类似融合的重塑过程。
引言
脂质滴（LDs）是动态的细胞内器官，由中性脂质核心和磷脂单层组成[1]。除了作为脂质储存库外，LDs还参与能量代谢、膜稳态、应激适应和疾病相关的细胞过程[2]、[3]、[4]、[5]。LD的微环境，特别是其极性，与中性脂质组成、分子排列和细胞代谢状态密切相关[6]。在脂质消耗、脂质积累或代谢失衡期间，LD的内部组成和局部极性会相应发生变化[7]、[8]。LD极性的异常变化通常伴随着脂质代谢重塑和病理进展[9]、[10]。因此，开发有效的极性敏感工具对于精确可视化和监测异常脂质代谢期间LD极性微环境的变化仍然非常重要。
近年来，基于荧光的方法在表征LD微环境方面取得了显著进展，小分子荧光团和碳点探针被应用于LD极性成像及相关微环境分析[11]、[12]、[13]、[14]。它们的响应通常表现为发射强度、光谱位置或荧光寿命的变化，从而能够在代谢和病理条件下评估LD的极性[15]、[16]、[17]、[18]、[19]、[20]、[21]、[22]。然而，许多现有探针的极性响应窗口有限、灵敏度不足或信号稳定性不够，这限制了在不同代谢状态之间可靠地区分LD的极性差异。因此，需要开发具有优选LD定位能力、宽极性响应范围和强光稳定性的探针，以便持续分析代谢扰动下的局部LD微环境响应。
鉴于这些考虑，碳点探针在长期追踪单个LD和微环境感应方面取得了显著进展，因为它们具有强光稳定性、良好的器官靶向能力和对微环境变化的出色响应性[19]、[20]、[21]、[22]、[23]、[24]、[25]。因此，我们开发了极性敏感的氮硫共掺杂碳点（NSCDs），用于监测活细胞中单个LD的极性相关微环境响应。NSCDs的荧光强度随着极性参数Δf的增加而线性减小，而最大发射波长表现出约80纳米的极性依赖性红移。在活细胞中，NSCDs优先定位于LDs，并能够长期荧光追踪单个LDs。营养剥夺、油酸处理和三酰甘油合成的抑制在单个LDs中产生了不同的面积归一化荧光响应，这与不同的极性相关微环境变化一致。此外，在SR59230A处理过程中，时间延迟成像捕获了类似融合的重塑事件，并在这些事件期间伴随着局部荧光的增强，如图1所示。
章节片段
材料与仪器
尼罗蓝（Nile Blue）、L-半胱氨酸（L-cysteine）、2-脱氧-D-阿拉伯糖（2-DG）和油酸（OA）购自上海Aladdin Biochemical Technology有限公司。N,N-二甲基甲酰胺（DMF）由上海Sigma-Aldrich Trading有限公司提供。有机溶剂（包括1,4-二氧环己烷、乙酸乙酯、2-戊醇、异丙醇、乙醇和甲醇）以及甘油三油酸酯购自上海Macklin Biochemical有限公司。染料木黄酮（Genistein，GEN）由北京
NSCDs的特性和极性响应荧光
根据先前关于共轭碳点（CDs）中极性依赖性电荷转移荧光的报道[9]、[26]，NSCDs通过一步溶剂热碳化法，使用尼罗蓝（一种环境敏感的苯并菲氧嗪前体[27]、[28]和L-半胱氨酸作为氮和硫源制备而成。TEM分析显示NSCDs分布均匀，平均尺寸为1.64±0.25纳米（图1a）。
通过FTIR光谱研究了NSCDs的表面化学功能。
结论
总之，我们开发了极性敏感的氮硫共掺杂碳点（NSCDs），用于监测活细胞中单个LD的极性相关微环境响应。NSCDs显示了依赖于溶剂的荧光强度降低，伴随着最大发射波长的约80纳米红移，并在中性脂质类似介质中表现出增强的荧光。它们具有良好的细胞相容性、快速细胞摄取、在LDs中的优先定位以及稳定性
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本工作部分得到了中国国家重点研发计划（2024YFE0215700）；中国国家重点研发计划（2024YFF0507202）；国家自然科学基金（T2421003/62175161/61835009/62127819/62405201/892007331/12374304/62550186/62375183）；广东省自然科学基金（2026A1515010185/2024A1515010999/2024A1515011800/2023A1515011114/2022A1515111176）；深圳市科技计划的支持
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