線粒體是一種廣泛存在于動物和植物細(xì)胞中的亞細(xì)胞器，是細(xì)胞有氧呼吸和制造能量的主要場所。過氧化氫（H2O2）是一種重要的活性氧類物質(zhì)，主要產(chǎn)生于細(xì)胞線粒體有氧呼吸電子傳遞鏈。H2O2參與了生物體內(nèi)氧化還原和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，但H2O2在細(xì)胞內(nèi)過量積聚會引起生物體代謝紊亂，導(dǎo)致一系列疾病，如癌癥、糖尿病、帕金森癥等。具有選擇性識別作用的熒光探針與成像技術(shù)在生物活性物質(zhì)的實時-動態(tài)-可視化檢測等方面發(fā)揮著重要作用，被廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)療、臨床診斷等諸多領(lǐng)域。然而，能夠精準(zhǔn)定位于細(xì)胞線粒體，從而實現(xiàn)對H2O2特異性檢測的熒光探針目前還十分匱乏。

　　在國家自然科學(xué)基金項目（編號：21275150，21505145，21572239）和甘肅省杰出青年基金項目（編號：1210RJDA013）的資助下，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究員邵士俊帶領(lǐng)的研究組多年來致力于合成受體的分子設(shè)計及其識別與化學(xué)傳感研究。近期，該研究組以甲基苯硼酸頻哪酯基官能化的喹啉基團為線粒體靶向定位和H2O2識別作用單元，以咔唑基團為信號報告單元，設(shè)計合成了一種具有線粒體靶向功能、優(yōu)良生物相容性以及OFF-ON型熒光響應(yīng)的H2O2熒光探針。

　　該探針能夠高靈敏、高選擇性地檢測H2O2，且響應(yīng)時間較短（<5min）、檢測限低（0.04μM）。結(jié)合激光共聚焦成像技術(shù)，該探針被成功應(yīng)用于人體宮頸癌細(xì)胞（HeLa）中H2O2的檢測。該探針分子實現(xiàn)了對細(xì)胞線粒體的靶向定位，以及對腫瘤細(xì)胞線粒體中外源和內(nèi)生H2O2的快速、高靈敏、特異性檢測與成像分析。

　　該工作發(fā)展了一種新型的細(xì)胞線粒體靶向熒光探針分子設(shè)計策略，有望在與活性氧檢測相關(guān)的疾病預(yù)警、藥物研發(fā)和生物成像等領(lǐng)域得到應(yīng)用。相關(guān)工作發(fā)表在Analytical Chemistry, 2016, 88(2), 1455-1461上。

線粒體靶向熒光探針設(shè)計與作用機理 

探針對H2O2的快速OFF-ON熒光響應(yīng) 

HeLa細(xì)胞中外源和內(nèi)生H2O2共聚焦顯微熒光成像分析