基于半花菁的粘度敏感荧光探针：自噬与铁死亡过程中细胞器特异性动态监测

【编辑推荐】本研究开发了两种基于TICT理论的半花菁荧光探针（5a-5b），具有近红外（NIR）发射、92%以上光稳定性和OFF-ON粘度响应特性。5a在线粒体（Pearson系数0.90）和5b在溶酶体（pH非依赖）的特异性定位，成功捕捉到饥饿/药物诱导自噬中1.9-2.4倍荧光增强，以及铁死亡过程中3.4倍（线粒体）和2.4倍（溶酶体）粘度变化，为研究细胞死亡机制提供了新型分子工具。

　　

Highlight

基于扭曲分子内电荷转移（TICT）理论设计的半花菁探针5a和5b，展现出卓越的粘度敏感性、近红外（NIR）发射（652-666 nm）、92%以上的光稳定性以及低细胞毒性（细胞存活率>90%）。其D-π-A结构赋予探针从生理到病理状态的连续监测能力，并通过F?rster-Hoffmann方程验证了粘度依赖性（R² > 0.98）。

Design and synthesis

探针以吲哚盐衍生的半花菁为骨架，通过引入N,N-二甲基萘环作为电子供体扩展π共轭，并分别修饰羧基（5a）和吗啉基（5b）实现细胞器靶向。5a突破性地实现不依赖线粒体膜电位（MMP）的定位（Pearson系数0.90），而5b在溶酶体的定位不受pH干扰。

Conclusions

在饥饿和药物诱导的自噬模型中，5a荧光强度提升1.9-2.3倍，并实时捕捉到线粒体-溶酶体融合过程（最大共定位系数0.78）。5b在溶酶体自噬中显示1.8-2.4倍信号增强。铁死亡过程中，5a和5b在HeLa细胞中分别呈现3.4倍和2.4倍的荧光爆发，生动演绎了细胞死亡时细胞器粘度的"风暴式"变化。这些探针为解析自噬与铁死亡的分子机制提供了"光学标尺"。