化学所新型光学探针与活体荧光成像分析研究获进展

　　性能优良的光学探针是构建光学传感与活体成像分析方法的物质基础，其发展一直受到人们的关注。中国科学院化学研究所活体分析化学实验室课题组长期从事该方面的研究，并取得了一系列的成果 (Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 6432； Chem. Commun., 2013, 49, 502-504；Sci. Rep., 2013, 3, 2830； Anal. Chem., 2014, 86, 6115； Anal. Chem., 2014, 86, 7719)；其中，该课题组20多年的有关光学探针设计策略方面的研究应 Chemical Reviews 杂志的邀请撰写了系统的综述论文 (Chem. Rev., 2014, 114, 590-659)，具有可变的π-共轭结构光学探针应邀撰写了 Feature Article (Chem. Commun., 2012, 48, 8732-8744)。

　　最近，在国家自然科学基金委、科技部和中科院的大力支持下，该课题组以芳硝基作为特异性识别基团，发展了高选择性、高灵敏度检测硝基还原酶的长波长新型光学探针，并用于活体斑马鱼中硝基还原酶的荧光成像分析，揭示出了硝基还原酶主要分布在斑马鱼的卵黄囊中 (Chem. Asian J., 2014, 9, 2058； Biosens. Bioelectron., 2015, 63, 112)。

　　进一步通过发展新型光学探针，该课题组研究了热休克过程中溶酶体的pH与温度的变化关系（图 1）。众所周知，热休克等与热相关的疾病严重危害人类的健康，而且，酸性亚细胞器溶酶体的微小pH变化可影响到细胞的自动平衡调节、蛋白质降解、浆膜修复等生理过程。然而，温度与溶酶体pH之间的基本变化关系目前还不清楚，这主要是缺乏相应的有效研究手段。针对这一问题，该课题组将亚细胞器溶酶体的识别基团引入到稳定的半菁骨架中，发展了具有精确的溶酶体靶向功能、优良的光稳定性以及比率型响应的近红外pH光学探针；结合荧光共聚焦成像技术，研究并揭示出溶酶体的pH随着温度的升高而升高，而且这种升高过程在短时间内是不可逆的。该研究阐明了在热休克过程中溶酶体的pH值与温度的变化关系，相关结果发表在 Angew. Chem. Int. Ed. (2014, 53, 10916-10920）上。

热休克可导致亚细胞器溶酶体的pH不可逆升高