学术动态

2024年9月5号，我院周礼义副教授团队在环境领域国际期刊《Journal of Hazardous Materials》（Q1, IF=12.2）在线发表题为“A high-fidelity dual-channel fluorescence probe for benzoyl peroxide detection and toxicity early warning in food, zebrafish, and mice”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。

过氧化苯甲酰（BPO）是一种常见的有机过氧化物，呈白色颗粒状粉末，具有强氧化性，不溶于水，在化学工业、食品工业和制药工业中得到广泛应用，分别用作塑料的交联剂、面粉的漂白剂和痤疮治疗中的抗菌剂。此外，BPO还可用于环境修复，当石油因事故而泄漏时，土壤将遭受严重的污染。BPO作为一种强有机氧化剂，可以氧化目标有机化合物（污染物），将其转化为更简单的化学物质，从而简化后续处理。该方法也可用于处理被随意排放的污水污染的土壤。这种热解吸法虽然可以快速彻底地净化土壤，但BPO的用量难以控制，残留的BPO仍会对环境造成污染。同样危险的是，在食品工业中，BPO的添加会破坏小麦粉中的营养成分，分解产生的联苯和苯甲酸苯酯会对人体组织造成损害。中国和欧盟已全面禁止使用BPO作为食品添加剂，美国和英国的最大浓度为50 mg/kg，食品法典委员会为75 mg/kg，日本为300 mg/kg。因此，有必要开发一种简便、快速、灵敏的BPO检测和毒性预警方法。

本工作构建了一种具有Förster共振能量转移（FRET）特性的新型双递减比率荧光探针CY-DCI。选择了光学性质优异的半菁荧光团（CY）和二氰基异佛尔酮荧光团（DCI）分别作为CY-DCI的供体和受体。CY能够产生较大的斯托克斯位移，同时还具有荧光量子产率高、摩尔消光系数高以及激发和发射波长可调的优点。DCI不仅具有较大的斯托克斯位移，也具有较强的近红外荧光发射能力和较高的荧光量子产率，此外还具有优良的光稳定性和良好的跨膜能力。选择哌嗪连接供体和受体，使它们对应的光谱重叠，增强CY-DCI的水溶性。当CY-DCI与BPO反应时，两种荧光团产生的荧光强度比值会发生变化，从而可以准确检测出BPO。在试验中，CY-DCI表现出了优异的灵敏度、较低的检测限和突出的选择性。并且CY-DCI已经成功应用于真实样品和活体生物体系中BPO的荧光检测与成像分析。

研究亮点

l  该工作构建了用于检测BPO的新型双递减比率荧光探针CY-DCI。

l  CY-DCI具有极佳的选择性和灵敏度，LOD值低（58.1 nM）。

l  CY-DCI成功地进行了体内双通道成像以及活体实时荧光成像。

研究结论

本工作成功开发了一种具有FRET特性的新型双递减比率荧光探针CY-DCI用于BPO的检测。CY-DCI具有良好的选择性和高灵敏度，检测限低至58.1 nM。采用比率设计有效地避免了环境因素的干扰，保证了检测结果的准确性和可靠性。此外，与BPO接触后，CY-DCI表现出明显的颜色变化。硅胶板和试纸条的实验结果证实了CY-DCI（0-50 μM）具有可视化检测的能力。尤其值得注意的是，CY-DCI已成功应用于日常环境中的BPO检测。在五个实际样品中BPO的检测结果令人满意，回收率为95.8%~104%，RSD小于2.58%。随后，验证了CY-DCI在生物体内的成像能力。利用绿色通道和红色通道成功对斑马鱼进行了成像。此外，该工作还实现了小鼠0-15分钟范围内的实时荧光成像。这一突破性的成果无疑为日常环境中BPO的检测以及其生理病理功能的探索提供了有力的工具。因此，该工作将在环境保护、食品安全以及生物医学研究领域发挥重要作用，为未来对BPO的研究提供强有力的支持。