【分析】基于半花菁pKa移动原理构建检测硒醇的荧光探针

西北大学的杨小峰、李华课题组合成了半花菁席夫碱类染料分子，这类分子的席夫碱形式（SB）无荧光，而质子化的形式（PSB）具有较强的荧光信号。通过调控这类染料分子在水溶液中的PSB/SB平衡，他们可实现对光学信号的调控。

Tue Jun 26 00:00:00 CST 2018 X一MOL资讯

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花菁染料具有摩尔吸光系数大、荧光量子产率较高、吸收和发射波长相对较长等优点，在荧光分析中备受青睐。但是花菁类染料分子中由于缺少参与体系共轭π键结构的官能团，因此通过染料官能团的修饰来构建检测目标分子的荧光探针通常较为困难。

近日，西北大学的杨小峰、李华课题组合成了半花菁席夫碱类染料分子，这类分子的席夫碱形式（SB）无荧光，而质子化的形式（PSB）具有较强的荧光信号。通过调控这类染料分子在水溶液中的PSB/SB平衡，他们可实现对光学信号的调控。课题组通过分子识别反应调控半花菁的SB形式和PSB形式在水溶液中的平衡，构建了一种专一检测硒醇的新型荧光探针。其具体思路是在半花菁席夫碱的结构中引入强吸电子的2,4-二硝基苯磺酰基，构建了专一检测硒醇的荧光探针MC-Sec。由于吸电子基团2,4-二硝基苯的引入，MC-Sec的pK_a值为6.40，在生理pH下，它主要以其无荧光的SB形式存在。当向溶液中加入硒代半胱氨酸（Sec）后，Sec与MC-Sec中的2,4-二硝基苯磺酰胺发生亲核取代反应，释放出pK_a值较高的荧光团MCP（pK_a = 9.0）。在相同条件下，MCP主要以其PSB的形式存在，从而导致检测体系的吸收波长显著红移，荧光强度显著升高，由此实现了对硒醇的灵敏、选择性检测。

Scheme 1. 基于pK_a移动原理测定硒醇的示意图

Figure 1. 探针MC-Sec与Sec反应后的吸收（a）及荧光光谱（b）的变化

MC-Sec对外源和内源硒醇均表现出较好的细胞成像效果。MC-Sec本身在SMMC-7721细胞中几乎无荧光；当加入外源的Sec后，体系荧光明显增强。他们同时利用Na₂SeO₃刺激细胞后用MC-Sec染色，体系荧光强度明显增强，说明该探针可用于内源硒醇的检测。

Figure 2. 探针MC-Sec用于SMMC-7721细胞外源性（a）及内源性（b）硒醇的荧光成像

这一研究成果近期发表在美国化学会旗下的Analytical Chemistry 上¹，西北大学2014级的博士生张晟瑞是论文的第一作者。此外，基于该类染料pK_a移动的原理，该课题组最近还开发了专一测定邻近巯基蛋白的荧光探针，研究成果也发表在Analytical Chemistry 上²。