《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：A dual-response near-infrared-emitting fluorescent probe for the evaluation of liver disease-related drugs and multi-level monitoring of lipid droplet abnormalities
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研究人员成功设计并合成了一系列基于含醚氧链三苯胺结构单元的D-π-A或D-π-A-D型荧光染料TPAO1-TPAO5。脂滴(LDs)微环境中的粘度与极性作为调控其代谢活性与稳定性的关键物理参数，共同影响细胞代谢健康。该研究通过侧链修饰与分子构象调控，实现了对分
研究人员成功设计并合成了一系列基于含醚氧链三苯胺结构单元的D-π-A或D-π-A-D型荧光染料TPAO1-TPAO5。脂滴(LDs)微环境中的粘度与极性作为调控其代谢活性与稳定性的关键物理参数，共同影响细胞代谢健康。该研究通过侧链修饰与分子构象调控，实现了对分子内电荷转移(ICT)与扭曲分子内电荷转移(TICT)效应的精准平衡，其中TPAO1与TPAO4表现出独特的极性与粘度双重响应特性。值得注意的是，TPAO1、TPAO2及TPAO5均具有650 nm以上的发射波长，TPAO1发射峰达715 nm，呈现优异的近红外(NIR)发射性能。TPAO1凭借宽广的粘度检测范围、适宜的亲脂性、出色的LDs靶向能力及免冲洗高信噪比成像优势，能够动态反映异常细胞中LDs数量、尺寸及荧光强度的多维变化，为病理状态识别提供多角度定量依据。进一步研究表明，TPAO1可利用LDs数量动态变化作为量化指标，系统评估二酰基甘油酰基转移酶1(DGAT1)抑制剂、他汀类药物及抗生素等各类肝病治疗药物疗效。在体内评价中，TPAO1成功实现对脂多糖(LPS)与制霉菌素(Nys)诱导的小鼠模型的高对比度活体成像，验证了其在复杂生物体系中的卓越性能。该探针的开发为LDs生物学探索与药物疗效评估提供了有力工具，并为从分子成像向疾病精准诊断的临床转化构建了关键技术桥梁。
本研究针对脂滴(LDs)微环境物理参数动态监测的需求，由皖南医学院的研究团队开展。当前，LDs功能已从单纯的脂质储存拓展至细胞代谢调控的核心枢纽，其极性（表征微环境亲疏水性的关键物理参数）与粘度（表征微环境流动阻力的核心物理量）的异常波动与癌症、炎症及动脉粥样硬化等多种代谢性疾病密切相关。然而，现有荧光探针多局限于单一参数检测，易引发非特异性激活导致假阳性或假阴性结果，且受限于繁琐的冲洗步骤与较短的发射波长（难以满足深层组织成像需求），制约了其在活体水平的应用。为此，研究人员基于含醚氧链的三苯胺单元，通过侧链修饰与分子构象调控，设计合成了五种D-π-A或D-π-A-D型荧光染料TPAO1-TPAO5，旨在开发兼具双响应、免冲洗、近红外发射特性的LDs靶向探针，以实现对肝脏疾病相关药物疗效的多层次监测。
研究人员采用的主要关键技术方法包括：基于推拉电子耦合体系与靶向基团整合策略的分子设计与合成；通过紫外-可见吸收光谱与荧光光谱分析探针的光物理性质；结合时间依赖密度泛函理论(TD-DFT)计算解析分子电子结构与光谱特性的关联；利用细胞成像评估探针的LDs靶向性、免冲洗成像能力及双响应性能；通过脂多糖(LPS)与制霉菌素(Nys)诱导的小鼠模型验证探针的活体成像应用潜力。
研究结果部分，光谱性质与时间依赖密度泛函理论(TD-DFT)计算表明，TPAO1在四氢呋喃(THF)中的最大吸收波长为551 nm，显著长于其他探针，证实其分子内电荷转移(ICT)效应最强。TPAO1在不同极性溶剂中表现出明显的荧光发射红移（最高达715 nm），且在粘度增加时荧光强度显著增强，呈现典型的ICT与扭曲分子内电荷转移(TICT)双重响应机制。细胞成像结果显示，TPAO1可免冲洗特异性靶向LDs，实时定量反映炎症、细胞死亡、缺氧及重金属中毒等模型中LDs的数量、尺寸、极性及粘度变化，并揭示内质网应激与线粒体功能障碍下的LDs动态。在药物评价中，TPAO1通过监测LDs数量变化，系统评估了二酰基甘油酰基转移酶1(DGAT1)抑制剂、他汀类药物及抗生素对炎症、非酒精性脂肪肝(NAFLD)、药物性脂肪肝(DIFID)及药物性肝损伤(DILI)的治疗作用。活体成像实验中，TPAO1成功区分LPS诱导的炎症模型与Nys诱导的线粒体功能障碍模型小鼠的异常组织位点，验证了其高对比度成像性能。
讨论与结论部分指出，TPAO1作为双响应近红外发射荧光探针，突破了传统单参数检测的局限性，通过整合靶向、免冲洗与深层组织成像优势，为LDs生物学研究与肝脏疾病药物筛选提供了可视化分析工具。其核心价值在于将分子成像与病理状态识别相结合，为从基础机制研究向临床精准诊断的转化提供了关键技术支撑，相关成果发表于《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》。
