基于共轭调控的双响应荧光探针CyAN-1实现SO2与粘度同步检测及快速尿液排泄的生物成像应用

本文推荐一种创新性D-π-A结构荧光探针CyAN-1，通过迈克尔加成反应（Michael addition）和受限旋转机制（TICT），实现SO2（检测限86 nM）与粘度（0.6-623.4 cP）的双通道同步检测，具有300倍荧光增强、180秒快速响应及溶酶体靶向特性，并在炎症、肿瘤和非酒精性脂肪性肝炎（NASH）模型中验证其快速尿液排泄的生物安全性优势。

　　

Highlight

合成与表征

化合物C参照文献方法合成[47,48]，具体数据见支持信息。

CyAN-1合成与表征：将化合物C（330 mg, 1.0 mmol）、对二甲氨基苯甲醛（300 mg, 1.5 mmol）和哌啶（0.1 mL）溶于甲醇（30 mL），氮气保护下80℃反应24小时（TLC监测）。冷却后经二氯甲烷萃取、柱层析纯化，获得深紫色固体（产率62%）。

CyAN-1与CyAN-2的光物理性质

在PBS缓冲液中，CyAN-1的570 nm特征吸收峰随HSO₃^?加入逐渐消失，320 nm处吸光度增加，表明SO₂通过亲核加成破坏探针共轭体系。荧光光谱显示475 nm处信号增强300倍，628 nm通道则对粘度变化敏感（0.6-623.4 cP）。CyAN-2因共轭延长导致红移但响应性降低。

结论

CyAN-1凭借其独特的电子给体-受体结构，实现了SO₂快速检测（475 nm荧光增强300倍，180秒完成）和宽范围粘度响应（0.6-623.4 cP）。该探针在HeLa细胞中成功监测外源/内源SO₂及LPS诱导的粘度变化，并在炎症、肿瘤和NASH模型小鼠中可视化病理粘度异常。其静脉注射后20分钟内膀胱荧光信号证实快速肾脏清除特性，显著降低器官蓄积毒性。

作者贡献声明

Kaili Yang：实验设计、数据采集、论文初稿；Min Li/Danqing Wu：数据采集与方法优化；Zhongyan Chen/Xiangchao Shi：课题指导与经费支持；Yan Zhang：论文修订与学术监督。

利益冲突声明

作者声明无潜在利益冲突。

致谢

感谢国家自然科学基金（22477096）、浙江省自然科学基金（LQ21B050001、LY21H050006）及温州市基础科研项目（Y20240004）的资助。

Conclusion

本研究开发的CyAN-1探针为SO₂与粘度相关病理生理机制研究提供了高灵敏度、快速响应且生物相容性优异的分子工具，尤其在NASH诊断领域展现重要潜力。