硒-硫键交换反应检测微血管舒张信使分子硫化氢

硫化氢（H₂S）被认为是继一氧化碳（CO）和一氧化氮（NO）之后，生物体内第三种重要的气体信号分子。研究发现，H₂S在很多生理过程中都有重要的作用，如炎症反应、血管舒张、神经传导和胰岛素分泌等；同时H₂S在人体内还具有对心脏和神经的保护作用。H₂S的浓度异常与多种疾病密切相关，如阿尔兹海默症、帕金森症和唐氏综合症等。虽然H₂S的检测方法报道了很多，但仍有一些问题需要解决，一是如何实现高灵敏原位实时检测低浓度的H₂S，二是如何避免探针在生物体内被其它硫醇干扰和消耗。因此，构建高选择性、高灵敏性的H₂S荧光探针具有重要意义。

海南医学院功能材料与分子影像团队于法标教授联合武汉工程大学孙琦副教授基于硒-硫交换反应联合设计了一种高选择性红光荧光增强型H₂S探针，该研究指导教师为我院青年教师刘恒副教授。在该项研究中，我们对比了荧光探针SNARF-SSPy和SNARF-SeSPy对H₂S的响应性质。有趣的是，在高浓度其它硫醇共存条件下，SNARF-SeSPy依然能对H₂S特异性响应，而SNARF-SSPy在相同测试条件下却无法响应H₂S。我们推测SNARF-SeSPy出色的抗干扰性是归因于硒的亲电性比硫强，更易被H₂S进攻发生硒-硫交换反应。探针SNARF-SeSPy本身几乎无荧光，但当其与H₂S发生亲核取代反应及分子内环化反应之后，其荧光信号恢复，从而实现对H₂S的检测。当用580 nm的光激发时，H₂S的加入会使探针SNARF-SeSPy在635 nm处的荧光发射出现明显的增强，其颜色变化可被裸眼观察。在其它干扰物种共存时，探针SNARF-SeSPyR也都显示出了优异的选择性。在0- 20 μM的H₂S浓度范围内，探针荧光强度与浓度呈良好的线性关系，经计算探针的检测限是34 nM，其灵敏度能满足对体内H₂S的检测。细胞毒性、细胞成像和斑马鱼成像实验结果表明：探针SNARF-SeSPy毒性很小，可用于细胞和斑马鱼外源性及内源性的H₂S荧光成像，这项工作为生物体内H₂S的检测提供了一种新的荧光分子工具，这无论是对与H₂S相关的细胞生物学研究还是疾病诊断均有重要意义。

这一成果近期发表在Elsevier期刊Analytica Chimica Acta (中科院二区，IF = 5.256)。

论文详细信息：Visualizing hydrogen sulfide in living cells and zebrafish using a redemitting fluorescent probe via selenium-sulfur exchange reaction. Analytica Chimica Acta, 1109 (2020) 37-43.

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003267020302701?via%3Dihub