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兰州化物所在荧光探针与成像分析方面取得新进展

  线粒体是一种广泛存在于动物和植物细胞中的亚细胞器,是细胞有氧呼吸和制造能量的主要场所。过氧化氢(H2O2)是一种重要的活性氧类物质,主要产生于细胞线粒体有氧呼吸电子传递链。H2O2参与了生物体内氧化还原和信号转导过程,但H2O2在细胞内过量积聚会引起生物体代谢紊乱,导致一系列疾病,如癌症、糖尿病、帕金森症等。具有选择性识别作用的荧光探针与成像技术在生物活性物质的实时-动态-可视化检测等方面发挥着重要作用,被广泛应用于生物、医疗、临床诊断等诸多领域。然而,能够精准定位于细胞线粒体,从而实现对H2O2特异性检测的荧光探针目前还十分匮乏。 

  在国家自然科学基金项目(编号:21275150,21505145,21572239)和甘肃省杰出青年基金项目(编号:1210RJDA013)的资助下,中国科学院兰州化学物理研究所邵士俊研究员带领的研究组多年来致力于合成受体的分子设计及其识别与化学传感研究。近期,该研究组以甲基苯硼酸频哪酯基官能化的喹啉基团为线粒体靶向定位和H2O2识别作用单元,以咔唑基团为信号报告单元,设计合成了一种具有线粒体靶向功能、优良生物相容性以及OFF-ON型荧光响应的H2O2荧光探针。 

  该探针能够高灵敏、高选择性地检测H2O2,且响应时间较短(<5min)、检测限低(0.04μM)。结合激光共聚焦成像技术,该探针被成功应用于人体宫颈癌细胞(HeLa)中H2O2的检测。该探针分子实现了在细胞线粒体的靶向定位,以及对肿瘤细胞线粒体中外源和内生H2O2的快速、高灵敏、特异性检测与成像分析。 

  该工作发展了一种新型的细胞线粒体靶向荧光探针分子设计策略,有望在与活性氧检测相关的疾病预警、药物研发和生物成像等领域得到应用。相关工作发表在Analytical Chemistry, 2016, 88(2), 1455-1461上。