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谷胱甘肽(GSH)是生物体内含量最为丰富的小分子硫醇之一,作为体内重要抗氧化剂,维持着生命体的氧化还原平衡。GSH的失衡与癌症、肝纤维化、阿尔兹海默症等多种疾病密切相关,因此,动态定量监测GSH的生理水平对揭示疾病的发病机制和发展过程有重要意义。近年来,具有比率荧光性质的荧光探针已能够实现活细胞内GSH定量分析,然而受染料发射波长短、反应速度慢、光谱分离度差等因素的限制,现有探针难以应用于活体组织中GSH的定量监测。而且,相较于简单的细胞环境,活体组织具有更为复杂的生理环境,因此其成像研究对荧光染料的性能要求更加严苛,尤其在组织穿透性、稳定性等方面。
近期,华东师范大学崔晓燕课题组基于近红外染料-磷基罗丹明的优良性质,利用功能芳基修饰的策略,构建了一系列GSH响应探针。基于取代基的电子效应和位阻效应调控,成功筛选出具有最优的GSH反应活性和反应速度的探针PR8。并进一步利用荧光共振能量转移(FRET)机制,以硅基罗丹明SiR1为荧光供体,PR8为反应单元和能量受体构建了比率荧光探针ZpSiP。 荧光探针ZpSiP表现出优异的光化学与光物理性质,实现了活细胞中GSH的实时定量监测,不仅如此,该研究团队还利用荧光探针ZpSiP首次实现了活体组织中GSH的精确定量。研究表明,探针在不同的肿瘤组织及正常组织中均呈现出明显的比率信号差异,以此为基础,推算出不同组织中精确的GSH含量。此外,在慢性肾衰竭和肝纤维化模型中,ZpSiP所呈现的比率荧光变化揭示了GSH的浓度与脏器病变程度的相关性,并实现了对疾病治疗效果的评估。 在该工作中,崔晓燕课题组基于比率荧光成像方法实现了活体组织中生物活性分子GSH的定量分析,对揭示许多生理和病理过程的途径和机制提供帮助。该研究是活体组织中定量荧光成像研究的重要尝试,有望为相关疾病诊疗提供便捷的研究手段。 论文信息 A Substituted-Rhodamine-Based Reversible Fluorescent Probe for In Vivo Quantification of Glutathione Ni Li, Prof. Ting Wang, Ning Wang, Mengting Fan, Prof. Xiaoyan Cui 该论文的第一作者是博士生李妮和汪亭副教授,通讯作者为华东师范大学崔晓燕研究员。崔晓燕课题组长期致力于超高信息量、超高分辨率的偏振及荧光成像研究工作。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202217326
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