学术动态

2024年1月30号，我院周礼义副教授团队在食品领域国际期刊《Food Chemistry》（Q1, IF=8.8）在线发表题为“Rational construction of reliable fluorescent probes for rapid detection and imaging evaluation of hazardous thiophenol in real-food and biosystems”的研究性论文。我院2022级在读硕士生林芃旭为第一作者，通讯作者为周礼义副教授。

苯硫酚（PhSH）是一种芳香族硫醇，由于其高反应性而被广泛用作农药、医药和化妆品领域的基本工业原料。而在食品工业中，PhSH用于香料的配制，并作为食品调味剂添加到食品中，因其呈现的肉味、烧烤味和酚类气味而赋予食品特殊的风味。然而，多功能的PhSH也具有极大的毒性，被美国环境保护署列为优先处理的污染物之一。一方面，含有PhSH的工厂废水排入河流和土壤，可导致水生物种死亡和土壤污染。另一方面，人体长期暴露于液态或气态PhSH会导致严重的健康问题，包括头痛、肌肉无力、呼吸困难和中枢神经系统损伤。因此，开发一种方便、快速、有效的方法来检测食品、环境和生物系统中的PhSH具有重要意义。

本工作开发了一种开启型和比率型荧光探针CM-PhSH和CM-Ratio-PhSH，用于检测食品、环境和生物模型中的PhSH。香豆素染料是理想的荧光分子，具有良好的光化学稳定性、高的荧光量子产率、大的斯托克斯位移和低毒性，被广泛用于设计用于食品和生物检测的荧光探针。在此基础上，利用香豆素共轭不饱和烯烃键作为PhSH的反应位点，构建了一种新的小有机分子“开启型”荧光探针CM-PhSH。 PhSH的存在可以打断CM-PhSH中共轭不饱和烯键，引起香豆素衍生物的荧光发射，同时荧光颜色变成亮绿色，从而可以检测PhSH，经检测结果表明CM-PhSH对PhSH检测具有较高的灵敏度（LOD=32.3 nM）和良好的选择性。此外，通过在CM-PhSH羟基的对位引入硝基，成功设计了一种用于PhSH检测的新型比率荧光探针CM-Ratio-PhSH，并使其光学性质发生了明显的改变。具体来说，与前者相比，CM-Ratio-PhSH对PhSH发出了明显的淡黄色荧光和比率荧光发射，最终转变为亮绿色荧光。后续检测结果也表明该探针对PhSH具有良好的灵敏度（LOD=40.2 μM）和良好的选择性。更重要的是，CM-PhSH和CM-Ratio-PhSH可以进一步成功应用于食品和生物模型中PhSH的荧光检测和成像分析。

研究亮点

l  分别实现了食品、环境和生物系统中PhSH的实时监测和成像分析。

l  具有高灵敏度和优越的选择性。

l  实现了非侵入性的活体实时以及原位检测和成像分析

研究结论

本工作开发了用于快速检测PhSH的荧光探针CM-PhSH和CM-Ratio-PhSH，分别实现了食品、环境和生物系统中PhSH的实时监测和成像分析。两种探针均基于香豆素荧光团与α、β不饱和双键的亲核加成，以特异性识别PhSH。它们具有高灵敏度和优越的选择性。与CM-PhSH相比，CM-Ratio-PhSH作为比率荧光探针更适合用于真实生物样品的荧光成像。在PhSH存在下，用CM-PhSH和CM-Ratio-PhSH处理的HeLa细胞的荧光图像在蓝色通道和红色通道中均显示出明显的荧光信号变化。此外，CM-Ratio-PhSH已成功应用于真实样品和生物系统中PhSH的成像，因此CM-Ratio-PhSH有望为食品和生物医学相关领域的研究做出贡献。