近日，我校藥學(xué)院錢旭紅院士、楊有軍教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)對(duì)活性氧具有高熒光增強(qiáng)倍數(shù)的近紅外熒光探針。團(tuán)隊(duì)前期自主開發(fā)高亮度、高穩(wěn)定的并五苯呫噸染料（EC5）。基于該染料，利用不對(duì)稱共軛加成消除策略，設(shè)計(jì)構(gòu)建可用于活體動(dòng)物水平進(jìn)行大穿透深度熒光傳感的高性能生物活性氧探針。探針與不同活性氧反應(yīng)，890 nm處的近紅外熒光發(fā)射增強(qiáng)200+倍。在活體動(dòng)物模型的驗(yàn)證性應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)時(shí)空動(dòng)態(tài)、高靈敏、長(zhǎng)時(shí)程、大穿透深度的藥物肝毒性成像，還首次直觀呈現(xiàn)藥物誘導(dǎo)的肝損傷呈現(xiàn)肝細(xì)胞異質(zhì)性。相關(guān)成果以“Near-Infrared Biosensing of Drug-Induced Cell-Heterogeneous Injuries with an Ultrahigh Turn-On Ratio”為標(biāo)題發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202503579）。

　　利用熒光成像技術(shù)在活體層面進(jìn)行大深度、高精度的時(shí)空動(dòng)態(tài)成像是目前生物成像的前沿方向。超過800 nm的近紅外光對(duì)比起可見光，受到生物組織的散射、吸收和自體熒光的干擾更小，有利于提升成像的穿透深度和對(duì)比度，是活體成像的理想光學(xué)窗口。但領(lǐng)域缺乏兼具高信噪比、優(yōu)異的組織穿透深度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性成像的近紅外熒光探針。這是由于激活型探針的開發(fā)，普遍受限于近紅外熒光母核自身亮度低、光/化學(xué)穩(wěn)定性差及探針檢測(cè)靈敏度不夠、激活信背比不高等問題。此外，適用于近紅外熒光母核的光譜調(diào)控策略也十分有限。

圖片說明：基于EC5母核的不對(duì)稱共軛加成的探針設(shè)計(jì)策略

　　針對(duì)上述研究瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)基于前期開發(fā)的高亮度、高穩(wěn)定性的近紅外EC5染料骨架，創(chuàng)新型地提出了不對(duì)稱共軛修飾策略，以共軛鏈上的醌甲基碳原子作為修飾位點(diǎn)，通過硼氫化鈉還原一步得到高性能近紅外熒光探針EC5-H3。該探針展現(xiàn)出對(duì)?OH和ONOO-的高反應(yīng)活性和秒級(jí)別的快速響應(yīng)，在890 nm的近紅外波段產(chǎn)生超過200倍的高熒光開啟信背比，檢測(cè)靈敏度極高。

　　在活體生物傳感中，用EC5-H3監(jiān)測(cè)藥物誘導(dǎo)急性肝損傷小鼠的肝臟處活性氧變化，成像結(jié)果顯示，損傷組的小鼠肝臟區(qū)域的近紅外熒光強(qiáng)度呈現(xiàn)顯著的劑量依賴和時(shí)間依賴性，且熒光發(fā)射可被抗氧化劑抑制。值得注意的是，EC5-H3在8小時(shí)后依然保持較高的成像亮度，這有利于后續(xù)肝臟氧化損傷的長(zhǎng)時(shí)程、高分辨、可視化影像分析。

圖片說明：EC5-H3在急性肝損傷模型小鼠的活體成像

　　進(jìn)一步利用近紅外共聚焦顯微鏡觀察損傷組小鼠的肝臟，發(fā)現(xiàn)對(duì)比起肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞，EC5-H3的高強(qiáng)度斑點(diǎn)狀信號(hào)與巨噬細(xì)胞亞群有更好的重疊，表明肝臟損傷中巨噬細(xì)胞亞群可能有更高的氧化應(yīng)激水平。探針EC5-H3不僅為藥物肝毒性評(píng)價(jià)提供了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的分子工具，在腫瘤術(shù)中導(dǎo)航、神經(jīng)退行性疾病早期診斷等前沿醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也展現(xiàn)出相當(dāng)?shù)膽?yīng)用潛力。我們將與國內(nèi)高端試劑公司百靈威合作，通過產(chǎn)品化，推動(dòng)該探針在活性分子、候選、藥物毒理、納米制劑、中藥提取物等肝毒性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。

圖片說明：藥物導(dǎo)致的肝臟組織氧化損傷呈現(xiàn)異質(zhì)性分布

　　該論文的共同第一作者為華東理工大學(xué)的胡心茹、姚成及中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所的王寶生，通訊作者為楊有軍教授、華師大羅瀟教授、營養(yǎng)所周犇研究員、上海中醫(yī)藥大學(xué)葛廣波教授。該工作在錢旭紅院士的悉心指導(dǎo)下完成，并得到了國家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委、上海市科委以及高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)和生工國重室開放課題的支持。