学术动态

镉（Cd）是一种具有优良理化性质的金属元素，随着技术的发展，镉已被大量应用。与此同时，环境中的镉暴露已成为一个日益严重的问题，并因其毒性而引起了广泛的关注。现代医学研究表明，镉暴露会损害机体内的各种器官，特别是肝脏的。具体来说，Cd²⁺与谷胱甘肽（GSH）和蛋白质上的巯基结合，生物体发生氧化应激，导致活性硫（RSS）、活性氮（RNS）和活性氧（ROS）的过量生产，以及肝组织中的蛋白质失活。然而，当肝脏中RSS、RNS和ROS的数量超过抗氧化物质的清除能力时，自由基会从肝细胞的DNA和蛋白质中捕获电子，导致肝细胞的细胞膜和线粒体发生过氧化损伤。这最终导致肝细胞和组织的损伤甚至坏死，引发各种肝脏疾病，如肝损伤、肝纤维化，甚至肝癌。

SO₂是一种强氧化和高活性气体（一种常见的RSS），在继NO、CO和H₂S后成为一种新的气体信号生物标志物分子，与各种炎症和肝脏疾病，特别是肝损伤有关。因此，为了了解镉离子（Cd²⁺）诱导的肝损伤与生物标志物二氧化硫（SO₂）之间的纠缠关系，开发了SO₂可调近红外比率荧光探针SMP，作为一种可靠的生物分析工具检测SO₂来诊断和评估体内肝损伤的程度。

结果发现荧光探针SMP具有高选择性、优异的灵敏度（LOD=80.3 nM）、快速响应时间和高成像分辨率等优点。与外源性SO₂孵育的HepG2细胞中，红色通道的荧光几乎消失，而在绿色通道中观察到明显的荧光信号增强。同时，在Cd²⁺诱导产生SO₂组中发现相似现象。然而，HepG2细胞在暴露于Cd²⁺后，用N-乙酰半胱氨酸（NAC）作为肝毒性的解毒剂。发现细胞表现出红色荧光信号增强，绿色荧光强度减弱，而荧光强度比（I_Green/I_Red）降低了约3倍。此外，在肝损伤小鼠模型中，用NAC治疗肝损伤小鼠并进行成像。治疗后，荧光显著增加证明了肝损伤程度明显降低，荧光强度比（I_b3-n/I_b3-1）恢复了90%。

研究亮点

l  SMP包含两个NIR荧光团，具有双NIR发射比率信号输出。

l  SMP具有快速响应时间和出色的LOD，可低至80.3 nM。

l  SMP成功地用于检测Cd²⁺诱导的生物系统中的内源性SO₂。

研究结论