组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
硫醇（thiols，包括半胱氨酸 Cys、谷胱甘肽 GSH、苯硫酚 thiophenol、硫乙醇酸 thioglycol）；样品基质：PBS 缓冲液及活 COS-7 细胞内。
检测原理
探针1由 BODIPY 荧光团、苯乙烯基共轭桥和 2,4-二硝基苯磺酸酯组成。未反应时，强吸电子的 2,4-二硝基苯磺酸酯使激发态 BODIPY 发生供体激发态光诱导电子转移（d-PeT），电子从激发荧光团转移到磺酸酯，导致荧光淬灭。当细胞内或溶液中的硫醇（如 Cys、GSH）以硫醇负离子形式进攻磺酸酯时，发生亲核芳香取代，磺酸酯被取代并释放酚羟基供体，生成具有推拉电子结构的苯乙烯基 BODIPY 染料2。该结构恢复强荧光，在 527 nm 激发下于 570 nm 发射。随着硫醇浓度增加，反应生成的染料2增多，荧光强度增强；在低浓度半胱氨酸范围内呈线性关系，可用于定量检测。
检测灵敏度
线性范围: 1–100 μM；R = 0.9938
效应效果
探针1对硫醇具有明显选择性：在 37 °C、10 mM PBS（pH 7.3）中，苯硫酚、谷胱甘肽、半胱氨酸和硫乙醇酸均引起显著荧光增强，而甲胺、正丁胺、甘氨酸、丙氨酸和胱氨酸几乎无响应。反应快速，加入半胱氨酸后 1 min 即可出现约 25 倍荧光增强，1 h 内变化有限，更长时间基本不变。稳定性方面，探针在 pH 6–8 范围内基本稳定，pH 8.0 有轻微水解；在 pH 7.3 PBS 中室温放置 12 h 无明显荧光变化。活细胞实验中，探针可进入 COS-7 细胞并与细胞内硫醇反应产生强荧光；N-甲基马来酰亚胺预处理后荧光明显降低，进一步验证硫醇特异性。作者认为该探针可用于活细胞硫醇成像和定量分析。
传感器的构成
- 荧光探针主体：BODIPY 荧光团（4,4-difluoro-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene）与苯乙烯基共轭结构，提供可见光激发与发射。
- 识别反应元件：2,4-二硝基苯磺酸酯（2,4-dinitrobenzenesulfonate），与硫醇发生亲核芳香取代并释放酚羟基。
- 信号标记物：反应后生成的苯乙烯基 BODIPY 染料 2（styryl-BODIPY），形成推拉电子结构并恢复强荧光。
- 样品基质：活猴肾成纤维细胞 COS-7 细胞，提供细胞内硫醇成像环境。
- 溶液介质：PBS 缓冲液（10 mM, pH 7.3）及 DMSO–PBS 溶液，用于溶解探针和细胞孵育。
- 读出装置：荧光显微镜（Leica DMI4000B）/荧光光谱，检测 570 nm 发射。
中文摘要
本文设计并合成了一种用于硫醇快速光学传感的新型荧光开启探针。该探针以 BODIPY 为荧光骨架，通过 Knoevenagel 反应在苯乙烯基 BODIPY 上引入 2,4-二硝基苯磺酸酯基团。由于强吸电子的 2,4-二硝基苯磺酸酯引发供体激发态光诱导电子转移（d-PeT），探针在未反应状态下荧光被有效淬灭；当与硫醇接触时，硫醇通过亲核芳香取代反应取代磺酸酯，释放酚羟基供体，使 BODIPY 恢复推拉电子结构并产生强荧光。探针具有高的开/关信号比和对硫醇的高选择性，在 PBS 缓冲液中可快速响应半胱氨酸，并在低浓度范围内实现定量检测。作者进一步将该探针用于活猴肾成纤维细胞 COS-7 的硫醇成像，结果显示探针可进入细胞并与细胞内硫醇反应，N-甲基马来酰亚胺预处理可显著降低荧光，证实了其对硫醇的特异性。该工作表明该荧光探针可作为硫醇生物传感器用于活细胞成像。
英文摘要
A new fluorescent turn-on probe for the rapid optical sensing of thiols has been designed and synthesized. The probe displays high on/off signal ratios and high selectivity towards thiols. The potential of the probe as a biosensor for thiols was demonstrated by imaging of thiols in living cells.