《Dyes and Pigments》：Benzothiazolium based BODIPY derivative as efficient fluorescence switch offering on-off-on signal for the detection of heparin and protamine
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肝素检测与荧光探针开发：本研究设计了一种基于苯并噻唑基BODIPY衍生物（BTB）的荧光传感技术，利用其与肝素的强静电相互作用形成H型聚集体，显著降低荧光强度，实现低至12.03 nM的肝素检测灵敏度。该技术适用于复杂生物基质（如胎牛血清、人类尿液），并可通过调节离子强度检测肝素拮抗剂精胺（检测限6.85 nM）。量子化学计算与光谱分析揭示了探针的构效关系及聚集机制，为生物传感发展提供新思路。
马诺杰·K·乔杜里（Manoj K. Choudhary）| 莫苏米·哈兹拉（Mousumi Hazra）| 萨乌加塔·哈兹拉（Saugata Hazra）| 索米亚迪蒂亚·穆拉（Soumyaditya Mula）| 戈塔姆·查克拉博蒂（Goutam Chakraborty）
印度孟买400085，巴巴原子研究中心（Bhabha Atomic Research Centre）生物有机部门
摘要
肝素（Hp）是一种带有高度负电荷的多糖，在调节血液凝固过程中起着关键作用，并被广泛用作临床环境中的抗凝剂。然而，其使用需要精确监测，以避免因浓度过高而引发的并发症。为此，迫切需要一种快速、无标记且简便的方法来准确测量肝素浓度。在本研究中，我们开发了一种基于苯并噻唑啉类BODIPY衍生物（BTB）的新型荧光传感技术，用于精确检测肝素。当BTB与多阴离子肝素通过强静电相互作用时，会形成聚集体，这会显著降低染料的光发射效率。BTB在约593纳米处的发射强度变化会产生荧光信号，该信号在肝素浓度达到3.7微摩尔时仍保持线性响应，从而能够在水中检测到低至12.03纳摩尔的肝素。这种光学响应对肝素具有高度特异性，不受复杂生物基质中其他潜在干扰物质的影响，使其成为胎儿牛血清（FBS）和人尿液等生物流体中肝素定量分析的可靠工具。此外，BTB-Hp系统对介质的离子强度非常敏感，可通过荧光“开-关”方法检测低至6.85纳摩尔的普罗塔明（Pr）。这种荧光方法由于具有重复性、抗环境变化能力和广泛的pH适用范围，确保了高准确性。详细的光谱研究及量子化学计算揭示了肝素和普罗塔明的传感机制，为先进的生物传感应用开辟了新的可能性。
章节摘录
引言
在当今快节奏的生活方式中，与心脏相关的疾病日益普遍。不良的饮食习惯、烟草和酒精的使用、缺乏运动、慢性压力以及睡眠不足会导致血液中葡萄糖、脂肪和多余盐分的积累，从而使血液变稠，增加血栓形成的风险。这最终可能导致心力衰竭或心脏病发作。为了预防这些问题，特别是在心肺旁路手术等过程中
设计与合成
基于苯并噻唑啉的BODIPY衍生物（BTB）被设计为阳离子探针，以促进与溶液中的多阴离子肝素的静电相互作用。它由一个亲水、水溶性的季铵化苯并噻唑啉环通过乙烯链连接到BODIPY的C-2位置构成。BTB的合成始于8-苯基BODIPY（1），该化合物是通过吡咯和苯甲醛的酸催化缩合反应制备的，随后经过DDQ氧化并与BF3配位得到结论
我们开发了一种基于苯并噻唑啉的阳离子荧光探针（BTB），用于荧光检测多阴离子葡萄糖胺（肝素，Hp）及其解毒剂普罗塔明（Pr）。阳离子BTB与多阴离子肝素之间的强静电相互作用导致BTB的部分电荷中和，使BTB分子以平行方式堆叠形成H-聚集体。这些聚集体的形成显著改变了BTB的光学信号，使其能够
CRediT作者贡献声明
马诺杰·库马尔·乔杜里（Manoj Kumar Choudhary）：撰写原始草稿、进行研究、进行正式分析、数据管理。萨乌加塔·哈兹拉（Saugata Hazra）：撰写原始草稿、开发软件、制定方法论、进行正式分析。莫苏米·哈兹拉（Mousumi Hazra）：撰写原始草稿、开发软件、制定方法论、进行研究、进行正式分析。戈塔姆·查克拉博蒂（Goutam Chakraborty）：撰写审稿与编辑工作、提供监督、管理资源、制定方法论、进行研究、进行正式分析、数据管理、概念构思。索米亚迪蒂亚·穆拉（Soumyaditya Mula）：撰写审稿与编辑工作、提供监督、制定方法论
致谢
马诺杰先生感谢孟买的霍米·巴巴国家研究所（Homi Bhabha National Institute, HBNI）允许他将这项工作作为其博士项目的一部分。马诺杰先生、索米亚迪蒂亚博士和戈塔姆博士感谢孟买的巴巴原子研究中心（BARC）在研究过程中提供的所有支持。莫苏米博士和萨乌加塔教授感谢古鲁库拉康格里大学（Gurukula Kangri University）和印度理工学院鲁尔基分校（IIT Roorkee）提供的各种支持。本研究是在印度原子能部（DAE）批准的项目（编号R&D-062-2019）下进行的。
