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近日，中国科学院上海药物研究所和华东理工大学合作研究，以“光致变色荧光糖探针光控识别细胞内靶物质”为题的论文，在线发表在《自然-通讯》上，该研究为细胞的靶向、精准功能标记研究提供了新的光可控化学探针工具。
可靶向、精准探测不同细胞生命和疾病过程的荧光探针技术，对生命科学的发展和疾病早期诊断具有重要意义。传统荧光探针易受生物背景光干扰，且通常只能通过被动扩散进入细胞产生待测物识别信号，造成了探测的低精确性。为解决这一关键问题，研究人员通过将螺吡喃光致变色分子、1,8–萘酰亚胺荧光团与具备膜受体主动靶向功能的半乳糖分子共价连接，创制了可通过远程光控实现细胞精准定位及靶标识别的光致变色荧光探针。初步研究发现，通过紫外/可见光的循环照射可实现对探针螺吡喃/部花青结构的可逆调控，进而实现探针萘酰亚胺荧光发射的循环“开/关”控制。此外，探针的螺吡喃态与细胞内广泛存在的硫化物不发生相互作用，而当远程光激活其部花青态时，探针可迅速与亚硫酸根阴离子发生化学反应，从而阻断探针的光致变色活性，使荧光处于恒定的“开启”状态。
基于其独特的光学性质，研究人员进一步应用所构建探针实现了细胞精准荧光标记及光控靶标识别：首先，探针可在水相中形成双亲性胶束，从而通过糖簇与一种膜受体的高亲和力识别实现主动细胞定位。随后，通过紫外/可见光的循环调控，探针可在细胞内执行多次可重复的“荧光闪烁”现象，从而提升了荧光探针在复杂细胞内环境中的定位精准度。最终，探针可通过远程光激活策略（即螺吡喃向部花青结构的光调变）实现细胞内源性亚硫酸根阴离子的灵敏探测与定量。
研究工作得到国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金优秀青年科学基金、高等学校学科创新引智计划(111计划)的资助。
光致变色荧光SP-Gal的分子设计及其在溶液和细胞内的作用机制
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