健康的生態(tài)環(huán)境是人類生存發(fā)展的物質基礎，環(huán)境受到破壞將危害人類健康。生物細胞內活性硫物種在調節(jié)環(huán)境和人體平衡方面起著重要的作用。“活性硫物種”是含硫生物分子的集合名詞，該類分子作為硫信號轉導的關鍵位點，在生命體的生理和病理過程中發(fā)揮著至關重要的作用。硫化氫（H2S）作為活性硫物種家族的一員，其對環(huán)境的毒性和毒害影響幾個世紀以來備受研究人員的廣泛關注。然而，近來有關生命體的內源性H2S的研究發(fā)現，H2S是繼一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）之后的第三個具有生物活性的氣體，被稱為“氣體遞質”或“氣體介體”。目前的研究普遍認為H2S是硫信號轉導分子，但是又有新的研究表明，在硫信號轉導過程中，實際轉導分子是H2S直接轉化的硫烷硫（RSSnSH/RSSnSR），而不是H2S。眾所周知，高濃度的H2S具有很強的細胞毒性，而硫烷硫的細胞毒性很低。在細胞氧化還原信號過程中，活性氧物種的爆發(fā)和硫烷硫的產生都是在很短的時間內發(fā)生，其中半胱氨酸參與的氧化還原過程獨立于谷胱甘肽的抗氧化系統(tǒng)之外。由于缺乏直接的檢測工具，檢測活性氧物種的爆發(fā)和活性硫的實時生理作用受到了挑戰(zhàn)。與其他生物檢測技術相比，熒光生物成像技術已成為檢測細胞內活性物種的強有力工具。該技術具有很多優(yōu)勢，如高時空分辨率、非侵入性、靈敏度高、選擇性好、快速反應等，尤其是近紅外熒光能夠實現最大化生物樣品穿透和避免背景熒光信號的干擾。
中科院煙臺海岸帶研究所陳令新研究員帶領的“環(huán)境分析監(jiān)測理論與工程技術”研究團隊，立足“環(huán)境—健康”效應研究，積極布局生物熒光檢測的基礎研究和技術開發(fā)，取得了聯(lián)動檢測環(huán)境脅迫下活性氧物種參與下的活性硫物種交互響應的系列突破。研究人員設計并合成了一系列多響應近紅外熒光探針（HCy-FN、Mito-ss和Cy-NB等），利用多通道熒光信號，實現了原位、實時檢測細胞內活性氧物種的爆發(fā)和活性硫物種的交互響應。激光共焦顯微成像結果證實了該探針可以原位實時檢測細胞線粒體內和活體小鼠內的活性氧物種的爆發(fā)和活性硫物種的交互變化，流式細胞儀分析進一步證實了成像結果。這些研究成果表明，所開發(fā)的多響應探針能夠作為直接的檢測工具，用于檢測活細胞和活體小鼠內活性氧物種的爆發(fā)和活性硫物種的變化，從而實現了在分子、細胞和活體三個層次上對活性氧物種和活性硫物種進行原位、動態(tài)的熒光成像分析。該研究不僅對闡明細胞內活性氧和活性硫關聯(lián)生成機制具有重要意義，還可望為活性硫作為真正的信號轉導分子的機理研究奠定基礎。
相關最新研究成果陸續(xù)發(fā)表在：Biomaterials(2015,63,93?101, IF=8.557)；Analytical Chemistry(2015,87,3631?3638, IF=5.636)；Biosensors & Bioelectronics(2015,74,156–164, IF =6.409)等期刊上。
雙響應近紅外熒光探針及其成像
