趙方諾

（中國(guó)藥科大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 南京 210009）

活性氧（ROS）是體內(nèi)一類氧的單電子還原產(chǎn)物，主要在線粒體中產(chǎn)生，包括氧超氧陰離子，過(guò)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(xì)胞為代表的白細(xì)胞中，由髓過(guò)氧化物酶催化過(guò)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(jī)體內(nèi)，細(xì)胞分泌的內(nèi)源性次氯酸在正常的濃度范圍內(nèi)可以對(duì)病原體起到殺滅作用參與免疫反應(yīng)。但是，如果次氯酸的含量超出正常范圍，就會(huì)對(duì)機(jī)體造成氧化損傷，例如：炎癥反應(yīng)、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(cè)手段主要是一些離體實(shí)驗(yàn)，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(fù)雜，靈敏度低，且對(duì)于細(xì)胞機(jī)體都有破壞作用，所以他們并不能用作實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)體次氯酸水平的方法。面對(duì)這種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，活體檢測(cè)，高靈敏度要求的檢測(cè)，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(tuán)，另一部分是識(shí)別基團(tuán)。當(dāng)探針識(shí)別基團(tuán)識(shí)別目標(biāo)，就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而將化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)光信號(hào)，是人們可以偵測(cè)。在設(shè)計(jì)次氯酸熒光探針時(shí)，一般采用將與次氯酸或次氯酸根反應(yīng)的識(shí)別基團(tuán)連接到一個(gè)熒光團(tuán)上，從而調(diào)控?zé)晒鈭F(tuán)的熒光強(qiáng)度[3]，以此反映次氯酸或次氯酸根的存在。熒光團(tuán)在設(shè)計(jì)時(shí)常采用例如：氟化硼絡(luò)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(shí)別基團(tuán)就比較多了，他們大多數(shù)利用次氯酸的氧化性作為反應(yīng)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(tuán)在反應(yīng)型次氯酸熒光探針中的應(yīng)用。

1 基于不同響應(yīng)基團(tuán)的熒光探針

1.1 以肟為識(shí)別基團(tuán)（氧化脫肟機(jī)理）

肟（-C=NH）基團(tuán)的引入會(huì)在分子內(nèi)引入一個(gè)碳氮雙鍵，有利于分子激發(fā)態(tài)非輻射躍遷的發(fā)生，使得熒光團(tuán)的熒光淬滅，而次氯酸可以溫和氧化此基團(tuán)，脫去肟，形成醛或者酸，使得熒光得以再次發(fā)射。

例如Cheng課題組[4]設(shè)計(jì)的探針1（fig.1）采用BODIPY為有機(jī)熒光母核，通過(guò)肟的氧化脫除響應(yīng)，三苯基磷靶向線粒體而設(shè)計(jì)的的次氯酸酸熒光探針MitoCIO。此探針檢測(cè)限低，靈敏度高，響應(yīng)快，可進(jìn)行胞內(nèi)檢測(cè)，并且能夠靶向細(xì)胞器。

(Fig.1)

1.2 以硒化物為識(shí)別基團(tuán)（苯基硒醚氧化機(jī)理）

2 016 年，臺(tái)灣的W u 課題組將二苯基硒醚結(jié)構(gòu)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(yīng)，使得熒光淬滅OFF。當(dāng)與次氯酸作用后，硒原子被氧化為硒亞砜，PET效應(yīng)被抑制，重新點(diǎn)亮熒光。并且硒亞砜結(jié)構(gòu)可被GSH還原從而回到原來(lái)的樣子。

(Fig.2)

1.3 以對(duì)甲基苯酚為識(shí)別基團(tuán)（對(duì)甲基苯酚氧化機(jī)理）

Yi Zhou課題組，基于對(duì)甲氧基苯酚被氧化為苯醌的機(jī)理，設(shè)計(jì)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(qiáng)，最低檢測(cè)限僅6.68 nmol[6]。

(Fig.3)

1.4 以硫醚為識(shí)別基團(tuán)（硫醚氧化機(jī)理）

Liu課題組合成的熒光探針[7]4（Fig.4）利用次氯酸促進(jìn)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(yīng)。從而使熒光量子產(chǎn)率增加。此探針能夠?qū)Υ温人徇M(jìn)行高靈敏度和選擇性檢測(cè)，檢測(cè)限為極低23.7 nmol。

(Fig.4)

1.5 以吡咯為識(shí)別基團(tuán)（吡咯4位氧化機(jī)理）

Zhu課題組報(bào)道了一種基于以吡咯作為識(shí)別基團(tuán)[8]的熒光探針5（Fig.5）。吡咯環(huán)可增強(qiáng)的PET作用。而次氯酸反應(yīng)后，在4為上羰基，阻止PET效應(yīng)，從而發(fā)光。此探針具有超靈敏度、快速響應(yīng)、高選擇性的優(yōu)點(diǎn)。已經(jīng)應(yīng)用在癌細(xì)胞基底次氯酸成像中。

(Fig.5)

2 結(jié)束語(yǔ)

近些年來(lái)，隨著人們對(duì)于次氯酸在機(jī)體中作用不斷認(rèn)識(shí)，次氯酸探針也在飛速發(fā)展。不過(guò)，無(wú)論怎樣的新奇結(jié)構(gòu)，其識(shí)別基團(tuán)大多都是以氧化反應(yīng)作為響應(yīng)基礎(chǔ)的。本文提到的這些識(shí)別基團(tuán)都是現(xiàn)階段最為常用的，他們具有很多的有點(diǎn)，但是也有不足。針對(duì)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(shí)現(xiàn)更精確，更高效，更靈敏的生物體內(nèi)源性次氯酸及次氯酸根的檢測(cè)。