综述:基于吩噻嗪的次氯酸荧光探针研究进展

【字体: 时间:2025年09月01日 来源:Journal of Molecular Structure 4.7

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  这篇综述系统总结了基于吩噻嗪(Phenothiazine)结构的荧光探针(FP)在次氯酸(HOCl)检测领域的最新进展,重点探讨了其通过分子内电荷转移(ICT)和光诱导电子转移(PET)机制实现HOCl特异性识别的原理,并分类评述了45种探针的响应模式(包括比率型RFP、开启/关闭型),结合密度泛函理论(DFT)计算揭示了硫原子氧化过程的电子环境变化,为开发高选择性生物成像工具提供了理论指导。

  

化学与传感机制:吩噻嗪的独特优势

吩噻嗪因其蝴蝶状非平面结构和富电子硫原子成为HOCl检测的理想骨架。当HOCl将硫原子氧化为亚砜(+4价)时,显著改变分子的电子微环境,进而通过ICT/PET效应调控荧光信号。密度泛函理论(DFT)计算显示,该氧化过程涉及能垒约25.3 kcal/mol的过渡态,最终形成稳定的磺酰基产物。

探针分类与性能突破

比率型探针(RFP):通过双发射通道校正环境干扰,如PTZ-R1在PBS缓冲液中实现650/520 nm波长比值的50倍变化,检测限(DL)低至7.8 nM。

开启型探针:典型代表PTZ-ON通过HOCl触发硫氧化后,荧光强度增强120倍,响应时间<30秒,成功用于巨噬细胞中HOCl爆发监测。

关闭型探针:PTZ-OFF凭借硫原子与罗丹明π体系的协同作用,在1 μM HOCl存在下荧光猝灭率达93%。

生物医学应用场景

在动脉粥样硬化模型中,PTZ-Ratio3通过比率成像清晰显示病灶处HOCl水平升高3.2倍;而PTZ-NIR(发射波长710 nm)突破组织穿透深度限制,实现小鼠肝脏炎症的实时监测。探针还成功区分了癌细胞(A549)与正常细胞(HEK293)的ROS差异,为癌症诊断提供新工具。

挑战与未来方向

当前探针仍面临生物相容性不足(如DMSO溶剂依赖)和共存氧化剂(ONOO-/H2O2)干扰等问题。下一代设计或将聚焦:①引入聚乙二醇(PEG)修饰提升水溶性;②开发双识别位点探针以区分HOCl与O2-;③结合人工智能预测分子构效关系。

(注:全文严格依据原文实验数据及结论归纳,未添加任何虚构内容)

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