大家好，今天分享一篇发表在JACS上的文章，通讯作者是来自中国科学院化学研究所的马会民研究员和他们组的史文副研究员和李晓花副研究员，该课题组的主要研究方向是光学识别试剂与生化分析，包括利用光物理过程来设计新型生物探针。

铁死亡是一种由于细胞内脂质过氧化物累积而引起的铁依赖的调节性细胞死亡方式，并且这个过程是非caspase依赖的。脂质过氧化物的形成与活性氧 (ROS)有关，然而在铁死亡过程中，哪种ROS在脂质过氧化中起关键作用还不清楚。作者认为，具有强大吸氢能力的羟基自由基(·OH)能够引发脂质过氧化，推测·OH的过量产生可能是铁死亡中脂质过氧化的重要原因。另外，细胞质粘度增加是细胞凋亡的一个重要形态特征，作者认为铁死亡在形态学上不同于细胞凋亡，因此揭示铁死亡是否伴有细胞粘度变化具有重要意义。然而目前的探针不能满足同时检测·OH和粘度的要求。虽然可以使用两个不同的探针分别检测这两个参数，但这样的测量不仅会变得非常复杂，而且不能准确地指示·OH和粘度之间可能的相互关系。

因此作者设计了一种双功能荧光探针 (H−V)，用于检测铁死亡中的细胞质粘度和·OH变化。H-V探针具有典型的分子转子结构，其中吲哚部分(电子受体)和苯甲醚部分(电子给体)通过可旋转的vinyl bond连接，形成D−π−A结构。随着微环境粘度的增加，分子内旋转受到限制，导致分子内电荷转移被抑制，最终使探针的荧光增强。另一方面，为了实现对·OH检测，作者利用·OH在芳香族化合物上的独特羟基化以实现高选择性，并且加入强供电子甲氧基用来能够增强H−V探针对·OH的捕获能力，从而提高检测灵敏度。为了使探针能够更有效地在细胞质中工作，在H−V中引入两个磺酸盐基团以中和正电荷。·OH的羟基化主要发生在甲氧基的间位以形成苯酚中间体，该中间体经历去质子化和电子重排，最终形成更大的多甲基π-共轭系统(product 1)，从H-V到product 1的共轭延伸导致较大的光谱红移和高灵敏度的近红外荧光OFF−ON响应，这种特性使得该探针能够在两个独立的通道中分别对粘度和·OH进行检测。

作者利用甲醇-甘油等体系和外源性Fenton试剂，分别证明了H-V探针对粘度和·OH变化的响应性，同时在活细胞层面，H-V探针也能够有效地独立地对不同粘度、不同·OH含量的细胞进行荧光标记。然后作者利用该探针发现了在铁死亡细胞中细胞质粘度的明显增加以及内质网上更快速的脂滴形成，并且总活性氧中·OH的比例远大于凋亡产生的活性氧的比例。

综上所述，作者设计了一种具有良好生物相容性的双功能荧光探针，用于检测细胞铁死亡过程中的羟基自由基和细胞粘度变化情况，并在未来有望在更多的生物体系中用于·OH和粘度的检测。

本文作者：MB
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b09722