高选择性检测GSH的荧光传感器

含巯基的生物小分子，如半胱氨酸（Cys）、同型半胱氨酸（Hcy）、谷胱甘肽（GSH），在维持生物体系氧化还原平衡方面发挥着重要作用。作为细胞内含量最多的含巯基生物小分子，GSH是体内重要的抗氧化剂，可以防卫机体免受自由基伤害，起到抗肿瘤、抗衰老等作用。然而，由于含巯基的生物小分子结构和反应活性的相似性，一般检测GSH的荧光探针往往对Cys和Hcy也会产生相同或相似的响应。因此，发展高选择性检测GSH的荧光传感器仍然存在巨大挑战。

近期，中科院理化技术研究所超分子光化学研究组首次发展了一类在活体细胞中选择性检测GSH的反应型荧光传感器，相关研究结果发表在《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)上。

在题为BODIPY-Based Ratiometric Fluorescent Sensor for Highly Selective Detection of Glutathione over Cysteine and Homocysteine的文章中，研究组报道了一类基于单氯代BODIPY类衍生物的比率式荧光化学传感器。不同于传统的检测机理，研究组利用了全新的“两步反应”将GSH与Cys和Hcy区分开来。

首先，由于巯基的亲核性，含巯基的氨基酸能迅速取代BODIPY的氯，生成巯基取代的BODIPY，使传感器分子的荧光红移30nm左右。其次，Cys和Hcy的氨基可进一步取代巯基生成氨基取代的BODIPY，相比于巯基取代的BODIPY其发光减弱并蓝移，而GSH则不能发生氨基取代。利用巯基取代和氨基取代BODIPY在光物理性质上的显著差异，研究组成功地在活体细胞中实现了对GSH的选择性检测。这种新颖的反应机理为探索巯基乃至类似官能团的化合物的选择性检测提供了新方法和新思路。

相关研究工作得到了国家自然科学基金委优秀青年科学基金、科技部“973”国家重点基础研究发展计划以及中科院“百人计划”的资助。