反应型次氯酸荧光探针研究进展

赵方诺

（中国药科大学药学院，江苏 南京 210009）

活性氧（ROS）是体内一类氧的单电子还原产物，主要在线粒体中产生，包括氧超氧阴离子，过氧化氢，羟基自由基，一氧化氮等[1]。次氯酸也是一种弱酸性的ROS，它主要是在巨噬细胞为代表的白细胞中，由髓过氧化物酶催化过氧化氢和氯离子合成的。由于次氯酸和次氯酸根的氧化性，在日常生活中常用做杀菌剂和漂白剂。同样，在机体内，细胞分泌的内源性次氯酸在正常的浓度范围内可以对病原体起到杀灭作用参与免疫反应。但是，如果次氯酸的含量超出正常范围，就会对机体造成氧化损伤，例如：炎症反应、心血管疾病、癌症和肾脏疾病，肝脏疾病等[2]。

目前的次氯酸检测手段主要是一些离体实验，例如：碘量法，鲁米诺法，电子自旋共振法等等。这些方法条件要求高，仪器复杂，灵敏度低，且对于细胞机体都有破坏作用，所以他们并不能用作实时监测机体次氯酸水平的方法。面对这种实时监测，活体检测，高灵敏度要求的检测，荧光探针就是最好的解决办法。

荧光探针由两部分组成：一部分是荧光基团，另一部分是识别基团。当探针识别基团识别目标，就会发生化学反应，从而将化学信号转换成一个光信号，是人们可以侦测。在设计次氯酸荧光探针时，一般采用将与次氯酸或次氯酸根反应的识别基团连接到一个荧光团上，从而调控荧光团的荧光强度[3]，以此反映次氯酸或次氯酸根的存在。荧光团在设计时常采用例如：氟化硼络合二吡咯甲川类（BODIPY），罗丹明（罗丹明B），荧光素，花菁类（七甲川菁）等。而识别基团就比较多了，他们大多数利用次氯酸的氧化性作为反应原理，主要有甲氧基苯胺、甲氧基苯酚、肟、硒化物和硫醇等。本文将举例介绍这些基团在反应型次氯酸荧光探针中的应用。

1 基于不同响应基团的荧光探针

1.1 以肟为识别基团（氧化脱肟机理）

肟（-C=NH）基团的引入会在分子内引入一个碳氮双键，有利于分子激发态非辐射跃迁的发生，使得荧光团的荧光淬灭，而次氯酸可以温和氧化此基团，脱去肟，形成醛或者酸，使得荧光得以再次发射。

例如Cheng课题组[4]设计的探针1（fig.1）采用BODIPY为有机荧光母核，通过肟的氧化脱除响应，三苯基磷靶向线粒体而设计的的次氯酸酸荧光探针MitoCIO。此探针检测限低，灵敏度高，响应快，可进行胞内检测，并且能够靶向细胞器。

(Fig.1)

1.2 以硒化物为识别基团（苯基硒醚氧化机理）

2 016 年，台湾的W u 课题组将二苯基硒醚结构引入B O D I P Y母体上，合成了一例次氯酸荧光探针[5]2（Fig.2）。用苯基硒醚和BODIPY母体之间的PET效应，使得荧光淬灭OFF。当与次氯酸作用后，硒原子被氧化为硒亚砜，PET效应被抑制，重新点亮荧光。并且硒亚砜结构可被GSH还原从而回到原来的样子。

(Fig.2)

1.3 以对甲基苯酚为识别基团（对甲基苯酚氧化机理）

Yi Zhou课题组，基于对甲氧基苯酚被氧化为苯醌的机理，设计合成了一例以荧光素为母体的次氯酸荧光探针3（Fig.3）。抗干扰能力强，最低检测限仅6.68 nmol[6]。

(Fig.3)

1.4 以硫醚为识别基团（硫醚氧化机理）

Liu课题组合成的荧光探针[7]4（Fig.4）利用次氯酸促进甲基苯基硫醚的氧化，生成硫氧双键，从而抑制了甲基苯基硫醚到BODIPY上的PET效应。从而使荧光量子产率增加。此探针能够对次氯酸进行高灵敏度和选择性检测，检测限为极低23.7 nmol。

(Fig.4)

1.5 以吡咯为识别基团（吡咯4位氧化机理）

Zhu课题组报道了一种基于以吡咯作为识别基团[8]的荧光探针5（Fig.5）。吡咯环可增强的PET作用。而次氯酸反应后，在4为上羰基，阻止PET效应，从而发光。此探针具有超灵敏度、快速响应、高选择性的优点。已经应用在癌细胞基底次氯酸成像中。

(Fig.5)

2 结束语

近些年来，随着人们对于次氯酸在机体中作用不断认识，次氯酸探针也在飞速发展。不过，无论怎样的新奇结构，其识别基团大多都是以氧化反应作为响应基础的。本文提到的这些识别基团都是现阶段最为常用的，他们具有很多的有点，但是也有不足。针对这些不足，今后我们还要更加努力去研究，提升次氯酸探针的水平，实现更精确，更高效，更灵敏的生物体内源性次氯酸及次氯酸根的检测。