分享一篇利用近红外二区的荧光探针对类风湿关节炎的检测的文章，本文的通讯作者是南开大学的熊虎教授，熊教授主要从事于近红外一区／二区荧光成像，生物自发荧光成像，光声成像，光热治疗，光动力治疗等研究。

       类风湿性关节炎 (RA) 是一种以全身疼痛和关节肿胀为特征的慢性自身免疫性炎症性疾病，影响全球 0.5-1% 的成年人，尤其是 40-50 岁的女性。虽然 RA 的病因尚未完全阐明，但据了解与早期 RA 中 HClO 的过量产生密切相关。作者在本文中设计和开发了一种新型水溶性“OFF-ON”NIR-II 荧光探针 PTA，用于跟踪和成像 RA 中的 HClO。通过将富电子吩噻嗪部分氧化成强的电子受体，然后产生具有 NIR-II在1237 nm 处发射。探针 PTA 表现出良好的水溶性、高光稳定性和对 HClO 的出色灵敏度。

       作者通过如下的合成路线得到目标化合物。当PTA进一步用次氯酸钠处理时，形成了PTA-ClO的NIR-II荧光产物。通过计算PTA 和 PTA-ClO 核心的最高占据分子轨道 (HOMO) 和最低未占据分子轨道 (LUMO) 能级气相中的密度泛函理论 (TD-DFT)。PTA 的 HOMO 和 LUMO 都分布在整个 D-D-D 核上，能带隙为 3.06 eV。相比之下，具有 D-A-D 核心的 PTA-ClO 的 HOMO 和 LUMO 分别主要分布在三苯胺部分和氧化吩噻嗪部分上，显示出降低的 2.01 eV 的能带隙。表明HClO 对 PTA 的氧化将促进 ICT 过程并进一步减小能隙。

       PTA 分别在 300 和 490 nm 处显示出最大吸收和发射。此外，在 NIR-II 窗口中没有观察到荧光发射。用HClO处理后，PTA-ClO在1020 nm处表现出显着的NIR-II吸收。同时，PTA-ClO 使用 808 nm 激光激发在 936/1237 nm 处显示 NIR-II 荧光发射。PTA-ClO 会在水溶液中轻微聚集，然后在发射波长之前产生较宽的吸收光谱。PTA 可以快速响应 HClO 并在 30 s 内产生强的NIR-II 荧光，表明 PTA 有利于 HClO 的快速检测。

       接下来测量了在 ClO–或其他物质存在下探针的 NIR-II 荧光光谱，包括 ROS（H2O2、tBuOOH、O2–、 OH、NO、ONOO–、1O2 和 NO2–）、活性硫物质（GSH、半胱氨酸、S2O32–、HSO3– 和 S2–）、天然氨基酸（L-Arg、L-Asp 、L-Tyr 和 L-Glu）、各种金属离子（Fe2+、Fe3+、K+、Na+、Mg2+、Zn2+、Ca2+、Cu+ 和 Cu2+），以及其他（维生素 C、SO42–、 SCN-和Cl-)。在所有测试的物种中，只有 ClO– 能够显着产生 NIR-II 荧光而不受其他 ROS 的干扰。

将 HeLa 细胞与 10 μM PTA 一起孵育 2 小时，然后与 Lyso-Tracker green 一起孵育 30 分钟。PTA 的红色通道和 Lyso-Tracker green 的绿色通道重叠良好，显示出 0.95 的高 Pearson 系数。此外，在整个 HeLa 细胞的感兴趣区域 (ROI) 的强度分布的红色和绿色通道之间发现了极好的相关性，表明 PTA 过程表现出良好的溶酶体靶向能力。

       为了研究 PTA 在体外检测 HClO 的能力，首先将 HeLa 细胞与 10 μM PTA 一起孵育，然后在 37 °C 和 5% CO2 下用不同浓度的 ClO– 处理。使用普通共聚焦荧光显微镜监测 PTA 的荧光强度。如图所示，负载 PTA 的细胞在没有外部添加 HClO 的情况下显示出强烈的荧光。相反，PTA 的荧光强度随着 ClO– 浓度的增加而逐渐降低。同时，在用 ClO– 处理后，PTA 在 NIR-II处产生荧光，表明 PTA 能够在可见光和 NIR-II 窗口中灵敏地成像外源性 HClO。

       作者在此应用 PTA 来对 RA 小鼠模型中的 HClO 生成进行成像。通过向雌性小鼠的右后肢注射  λ-carrageenan 后4 小时建立炎性 RA 小鼠模型。随后，给小鼠注射 5.0 nmol的 PTA的PBS溶液，使用 808 nm 激光和 1000 nm 长通滤波器收集 NIR-II 荧光图像。注射后 5 分钟，在炎性右后肢中立即观察到显着的 NIR-II 荧光，而在对照左后肢中未观察到 NIR-II 荧光。炎症性 RA 中 HClO 水平的实时 NIR-II 荧光成像可以连续监测至少 30 分钟。这些结果表明 PTA 能够灵敏快速地检测炎症性 RA 中的内源性 HClO。

文章引用：DOI: 10.1021/acs.analchem.1c02831.