次氯酸（HClO）是生物系统中重要的活性氧（ROS）之一。在生理pH值下，HClO与其共轭碱次氯酸盐（ClO?）处于平衡状态[1], [2]。内源性ClO?主要通过髓过氧化物酶催化的Cl?与H2O2的反应生成[3], [4]。在正常情况下，ClO?有助于机体抵御入侵的病原体。然而，过量的ClO?会产生可能扰乱氧化还原平衡并加重氧化损伤，这与多种病理状况有关，包括癌症、神经退行性疾病和炎症性疾病[5], [6], [7], [8]。由于线粒体是ROS产生和代谢的主要场所，线粒体ClO?稳态的破坏可能会进一步损害线粒体功能并促进氧化损伤[9], [10]。
创伤性脑损伤（TBI）是一种极其致命且严重致残的中枢神经系统损伤，具有慢性进展的特性。TBI患者除了遭受初次损伤外，还常常经历迟发性神经退行性后果，如创伤后癫痫、阿尔茨海默病和脑萎缩[11], [12], [13], [14]。TBI的早期阶段伴随着显著的氧化应激反应，导致包括ClO?在内的ROS大量产生。研究表明，线粒体ClO?是TBI后神经炎症和继发性损伤的关键介质，使其成为追踪疾病进展的有希望的生物标志物[15]。在过去十年中，荧光成像因其高灵敏度、无创性和优异的时空分辨率能力而被广泛应用于活体生物体中特定目标物种的实时监测[16], [17], [18], [19]，为监测ClO?提供了一种可行的技术方法。尽管在ClO?荧光探针的设计及其在病理模型中的应用方面取得了显著进展[20], [21], [22], [23], [24], [25]，但据我们所知，目前尚未有报道能够发射深红色/近红外光并能够在活体TBI模型中动态监测线粒体ClO?的探针[10], [26]。2021年，宋等人开发了一种比率荧光探针（I595/I453）用于线粒体HOCl的检测，并成功应用于TBI模型的细胞和组织切片成像；然而，其体内适用性尚未得到验证[10]。因此，开发一种具有深红色/近红外光发射、线粒体靶向能力和TBI模型体内成像适用性的ClO?探针对于研究TBI相关病理过程非常重要。
荧光铱(III)配合物因其良好的光稳定性和长寿命发光特性而受到广泛关注[27], [28], [29]。此外，阳离子环金属化铱(III)配合物倾向于以膜电位依赖的方式在线粒体中积累，这使它们成为设计线粒体靶向探针的理想候选者[9], [30], [31], [32]。不幸的是，由于配体设计和激发态调控方面的挑战，大多数已报道的环金属化铱(III)基探针在可见光区域发光[27], [28], [30], [33]。与在可见光区域工作的探针相比，深红色/近红外光的铱(III)基探针具有较低的自体荧光干扰和更好的组织穿透能力，这对于体内成像非常有利。近年来，开发多种深红色/近红外光的铱(III)基探针用于活体系统中的活性物种成像已成为一个重要的研究焦点，在多种生物应用中表现出良好的性能[27], [28], [34], [35], [36], [37]。然而，这些探针在TBI模型中的研究尚未展开。
本文介绍了一种深红色荧光探针(Mito-Ir-HClO)，用于敏感且选择性地检测TBI模型中的线粒体ClO?。该探针通过将强吸电子的二氨基马来腈基团与环金属化铱(III)配合物连接起来构建。由于分子内的电荷转移（ICT）和亚胺键（C=N）的异构化引起的非辐射跃迁，Mito-Ir-HClO的发光非常微弱。ClO?介导的亚胺键氧化触发了明显的“关-开”荧光响应（方案1）。该探针不仅保留了铱(III)配合物的固有发光优势和线粒体靶向能力，还通过合理的分子设计实现了深红色发射，从而显著提高了其在体内的组织渗透深度和生物相容性。这项工作旨在为TBI期间动态监测线粒体ClO?提供一个有用的成像平台。
