推荐一篇发表在Angew上的文章，A Polarity-Sensitive Ratiometric Fluorescence Probe for Monitoring Changes in Lipid Droplets and Nucleus during Ferroptosis，文章的通讯作者分别是来自新加坡国立大学化学与生物分子工程系的Bin Liu教授，他们课题组的主要研究方向是发光材料；以及来自中山大学化学学院的毛宗万教授，他们主要研究金属酶结构与功能的关系。

      细胞铁死亡是一种与人类疾病息息相关的细胞死亡方式，目前发现的与细胞铁死亡相关的疾病就包括了癌症，神经性疾病，器官衰竭、免疫系统疾病等。细胞铁死亡伴随着因脂质过氧化物堆积引起的大量ROS的产生。而脂质过氧化物的积累会激发脂滴这种亚细胞器的一个快速反应，其中就包括脂滴的结构和极性的变化。而对于脂质的代谢，在癌症细胞中也尤为重要。因为淋巴系统中存在更多的脂质，所以癌细胞会更优先的通过淋巴系统进行转移，从而抵抗因为过多ROS对其的伤害。为了可以更好地认识铁死亡相关的疾病，所以作者就想通过设计了一种监测脂滴极性的可视化探针。

      在荧光成像技术中，比值荧光成像和荧光寿命成像（fluorescencelifetime imaing, FLIM）是用于量化细胞微环境最有力的工具，它能够准确地定量生物和活细胞中各种信号的波动。但是因为无法精准的调控探针自身的亲水/亲脂以及极性的敏感度，设计这种单分子的荧光探针还有很大的挑战性。作者在本篇文章中首次实现了脂滴，细胞核双重靶向的荧光探针设计。

      为了实现这种设计，作者考虑了三方面的因素：优化分子结构，探针亲疏水性的平衡，核酸的高结合能力。基于三方面的考虑，首先，类似罗尼红结构的香豆素单元用于对脂滴探针的设计，阳离子喹啉鎓可以通过静电作用与核酸相互作用。将两者整合在一起从而实现双靶向的探针设计。第二，具有供体-p-接收器（donor-p-acceptor, Dp-A）结构的荧光探针对溶剂中极性的变化十分敏感，导致他们的荧光反应发生变化，增加环境中的极性通常导致Dp-A分子荧光发射的红移，这一特性可以用来实现对微环境中极性的检测。第三，为了进一步改善探针比值荧光成像的特性，使得对极性的检测更加敏感，作者进一步设计了一个哌嗪的结构进一步扩展芳香体系。该结构和可以增加与核酸的结合能力。他们最终将该探针命名为CQPP，该探针可以实现在双通道中可视化的检测脂滴和细胞核，并且监测微环境的极性变化。

      CQPP在DMSO和1,4-二氧六环的溶剂下有两个非常一致的吸收峰，分别在295nm和540nm，但荧光光谱却截然不同，在1,4-二氧六环中为467nm，DMSO中为671nm。所以该探针可以实现在不同的极性展现出不同的荧光。通过检测，该探针在高浓度下也不会发生自聚。通过密度泛函理论的计算表明，其长波长吸收峰是由于延伸的p共轭作用引起了从香豆素电子供体到阳离子喹啉受体的分子内强电荷转移（interamolecularcharge thransfer, ICT）导致的。在不同介质中获得的双荧光是因为处于局部激发态的平衡状态和ICT的平衡状态。这些检测的结果是确认其在不同状态下，荧光比值可以表征极性的证据。同样的，作者检测了CQPP对不同极性下荧光寿命的影响。实验表明极性越强，其荧光寿命越弱。最后作者观察到在HT1080细胞中，该探针可以实现很好的脂滴成像和细胞核成像，也拥有很好地比值荧光成像的效果。

      实验的最后，作者检测了细胞铁死亡中脂滴的极性变化。实验发现在铁死亡细胞中脂滴的极性明显升高，不同的通道的荧光变化表明，CQPP可以检测Erastin诱导的铁死亡中脂滴的极性变化。实验还证实了，例如像凋亡那样对细胞核，染色质，DNA上发生的变化，在铁死亡中均未检测到。

      总之本篇文章设计了一种整合了香豆素和氧离子喹啉衍生物结构的Dp-A探针。它可以很好的实验在细胞中对脂滴/细胞核双靶向的比值荧光成像和荧光寿命成像。

文章作者：WYK

责任编辑：Guo ZH

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104163

文章引用：DOI：10.1002/anie.202104163