反應型次氯酸熒光探針研究進展

趙方諾

（中國藥科大學藥學院，江蘇 南京 210009）

活性氧（ROS）是體內一類氧的單電子還原產物，主要在線粒體中產生，包括氧超氧陰離子，過氧化氫，羥基自由基，一氧化氮等[1]。次氯酸也是一種弱酸性的ROS，它主要是在巨噬細胞為代表的白細胞中，由髓過氧化物酶催化過氧化氫和氯離子合成的。由于次氯酸和次氯酸根的氧化性，在日常生活中常用做殺菌劑和漂白劑。同樣，在機體內，細胞分泌的內源性次氯酸在正常的濃度范圍內可以對病原體起到殺滅作用參與免疫反應。但是，如果次氯酸的含量超出正常范圍，就會對機體造成氧化損傷，例如：炎癥反應、心血管疾病、癌癥和腎臟疾病，肝臟疾病等[2]。

目前的次氯酸檢測手段主要是一些離體實驗，例如：碘量法，魯米諾法，電子自旋共振法等等。這些方法條件要求高，儀器復雜，靈敏度低，且對于細胞機體都有破壞作用，所以他們并不能用作實時監測機體次氯酸水平的方法。面對這種實時監測，活體檢測，高靈敏度要求的檢測，熒光探針就是最好的解決辦法。

熒光探針由兩部分組成：一部分是熒光基團，另一部分是識別基團。當探針識別基團識別目標，就會發生化學反應，從而將化學信號轉換成一個光信號，是人們可以偵測。在設計次氯酸熒光探針時，一般采用將與次氯酸或次氯酸根反應的識別基團連接到一個熒光團上，從而調控熒光團的熒光強度[3]，以此反映次氯酸或次氯酸根的存在。熒光團在設計時常采用例如：氟化硼絡合二吡咯甲川類（BODIPY），羅丹明（羅丹明B），熒光素，花菁類（七甲川菁）等。而識別基團就比較多了，他們大多數利用次氯酸的氧化性作為反應原理，主要有甲氧基苯胺、甲氧基苯酚、肟、硒化物和硫醇等。本文將舉例介紹這些基團在反應型次氯酸熒光探針中的應用。

1 基于不同響應基團的熒光探針

1.1 以肟為識別基團（氧化脫肟機理）

肟（-C=NH）基團的引入會在分子內引入一個碳氮雙鍵，有利于分子激發態非輻射躍遷的發生，使得熒光團的熒光淬滅，而次氯酸可以溫和氧化此基團，脫去肟，形成醛或者酸，使得熒光得以再次發射。

例如Cheng課題組[4]設計的探針1（fig.1）采用BODIPY為有機熒光母核，通過肟的氧化脫除響應，三苯基磷靶向線粒體而設計的的次氯酸酸熒光探針MitoCIO。此探針檢測限低，靈敏度高，響應快，可進行胞內檢測，并且能夠靶向細胞器。

(Fig.1)

1.2 以硒化物為識別基團（苯基硒醚氧化機理）

2 016 年，臺灣的W u 課題組將二苯基硒醚結構引入B O D I P Y母體上，合成了一例次氯酸熒光探針[5]2（Fig.2）。用苯基硒醚和BODIPY母體之間的PET效應，使得熒光淬滅OFF。當與次氯酸作用后，硒原子被氧化為硒亞砜，PET效應被抑制，重新點亮熒光。并且硒亞砜結構可被GSH還原從而回到原來的樣子。

(Fig.2)

1.3 以對甲基苯酚為識別基團（對甲基苯酚氧化機理）

Yi Zhou課題組，基于對甲氧基苯酚被氧化為苯醌的機理，設計合成了一例以熒光素為母體的次氯酸熒光探針3（Fig.3）。抗干擾能力強，最低檢測限僅6.68 nmol[6]。

(Fig.3)

1.4 以硫醚為識別基團（硫醚氧化機理）

Liu課題組合成的熒光探針[7]4（Fig.4）利用次氯酸促進甲基苯基硫醚的氧化，生成硫氧雙鍵，從而抑制了甲基苯基硫醚到BODIPY上的PET效應。從而使熒光量子產率增加。此探針能夠對次氯酸進行高靈敏度和選擇性檢測，檢測限為極低23.7 nmol。

(Fig.4)

1.5 以吡咯為識別基團（吡咯4位氧化機理）

Zhu課題組報道了一種基于以吡咯作為識別基團[8]的熒光探針5（Fig.5）。吡咯環可增強的PET作用。而次氯酸反應后，在4為上羰基，阻止PET效應，從而發光。此探針具有超靈敏度、快速響應、高選擇性的優點。已經應用在癌細胞基底次氯酸成像中。

(Fig.5)

2 結束語

近些年來，隨著人們對于次氯酸在機體中作用不斷認識，次氯酸探針也在飛速發展。不過，無論怎樣的新奇結構，其識別基團大多都是以氧化反應作為響應基礎的。本文提到的這些識別基團都是現階段最為常用的，他們具有很多的有點，但是也有不足。針對這些不足，今后我們還要更加努力去研究，提升次氯酸探針的水平，實現更精確，更高效，更靈敏的生物體內源性次氯酸及次氯酸根的檢測。