基于非平面分子设计的粘度/过氧亚硝酸盐双激活氰化物探针用于高灵敏度生物成像研究

本文创新性地设计了一种具有螺吡啶骨架的非平面氰化物染料SpiroCy3，通过立体化学工程策略实现了稳定性增强、发射波长延伸（红移90 nm）和荧光量子产率提升（2倍）。该探针兼具粘度响应（100倍荧光增强）和ONOO–检测能力（检测限16.6 nM），无需洗涤即可特异性定位于线粒体，成功用于区分正常肺细胞与多种肺癌细胞（p<0.05~p<0.0001），为精准癌症诊断提供了新型分子工具。

　　

Highlight亮点

本研究通过创新的非平面分子设计，开发出具有螺吡啶骨架的SpiroCy3探针，突破传统平面氰化物染料存在的聚集导致淬灭(ACQ)问题，展现出独特的聚集诱导发光(AIE)特性。该探针同时具备粘度响应和ONOO^–特异性识别能力，为研究线粒体功能障碍与癌症的关系提供了有力工具。

Design, synthesis, and mechanism study of SpiroCy3

SpiroCy3的设计、合成与机理研究

受norcyanines中1H-吲哚反应活性启发，我们开发了高效的合成路线：通过Vilsmeier-Haack反应、Knoevenagel缩合和分子内亲电环化三步反应，仅用两步即完成3D氰化物衍生物的构建（图1a）。核磁共振谱和对照实验证实，螺环中心的引入赋予分子非平面构型，使其发射波长比传统Cy3延长88 nm，在水相中荧光量子产率提升2倍，光稳定性显著增强（紫外照射2小时后保留92%强度，Cy3仅79%）。

Conclusion结论

本研究成功构建了新型螺吡啶骨架氰化物染料SpiroCy3，其突破性地实现了：1）89 nm红移吸收和88 nm红移发射；2）双模式响应（粘度/ONOO^–）；3）优异的线粒体靶向性。实验证明该探针能有效区分正常与肺癌细胞（p值跨度达0.05至0.0001），为开发多功能抗淬灭荧光探针开辟了新途径。