近期，西安科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院劉向榮教授所帶領(lǐng)的功能分子設(shè)計與合成研究團(tuán)隊(duì)與西北大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院李劍利教授團(tuán)隊(duì)合作，在國際化學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《Coordination Chemistry Reviews》（JCR一區(qū)TOP期刊，影響因子：23.5），發(fā)表了題為Design strategy and progress of fluorescence probes for selective sensing and imaging of biological thiols的最新研究成果，這是《Coordination Chemistry Reviews》首次報道我校研究成果。西安科技大學(xué)為本研究成果的第一完成單位和通訊單位，化學(xué)與化工學(xué)院功能分子設(shè)計與合成研究團(tuán)隊(duì)教師楊征為此研究工作的第一完成人，化學(xué)與化工學(xué)院2020級化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科生楊浩楠和2022級應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科生彭盈分別為第二和第三作者，劉向榮教授和加曉丹副教授為共同作者。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（22179107、22171223、22307102、U1903133）、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計劃（2024JC-YBMS-104）、西安科技大學(xué)優(yōu)秀青年科學(xué)基金（2018YQ3-14）等研究項(xiàng)目的聯(lián)合資助支持。

圖1.論文首頁信息

《Coordination Chemistry Reviews》是國際化學(xué)領(lǐng)域公認(rèn)的頂級學(xué)術(shù)期刊，是配位化學(xué)/無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的國際頂級綜述期刊，定位為該領(lǐng)域的旗艦綜述平臺，旨在發(fā)表高水平、系統(tǒng)性、高影響力的綜述文章，是該領(lǐng)域科研工作者開展學(xué)術(shù)研究、追蹤科技前沿的學(xué)術(shù)風(fēng)向標(biāo)。

此次研究成果聚焦生物硫醇的高選擇性檢測和生物成像。生物硫醇，包括半胱氨酸（Cys）、同型半胱氨酸（Hcy）、谷胱甘肽（GSH）等，作為一類關(guān)鍵的小分子生物調(diào)節(jié)劑，在人體氧化還原平衡維持、細(xì)胞信號傳導(dǎo)、解毒代謝等眾多生理過程中發(fā)揮著不可替代的核心作用。研究表明，生物體內(nèi)硫醇含量異常與癌癥、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、艾滋病等多種嚴(yán)重疾病的發(fā)生發(fā)展直接相關(guān)（圖2），其精準(zhǔn)檢測與動態(tài)成像已成為當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)課題。在眾多檢測技術(shù)中，熒光探針憑借高靈敏度、高選擇性、實(shí)時成像等獨(dú)特優(yōu)勢，成為在細(xì)胞水平和體內(nèi)研究活性硫醇功能的核心工具，為解析生物硫醇的生理病理機(jī)制提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

圖2.硫醇在體內(nèi)的重要生理作用和轉(zhuǎn)化過程示意圖

本綜述重點(diǎn)關(guān)注了小分子熒光探針在硫醇靈敏檢測與成像方面的突破性進(jìn)展，首先對硫醇檢測可選用的熒光團(tuán)在結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能上進(jìn)行分類歸納（圖3）：根據(jù)熒光團(tuán)的結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能特征，熒光團(tuán)主要包括香豆素及其衍生物、氧雜蒽、半導(dǎo)體量子點(diǎn)、碳點(diǎn)、花菁、半花菁、氟硼二吡咯、萘二甲酰亞胺、卟啉、酞菁、苯并雜環(huán)等，通過對上述熒光團(tuán)在硫醇檢測中的特殊作用進(jìn)行總結(jié)，為探針構(gòu)建過程中熒光團(tuán)篩選提供了基礎(chǔ)。

圖3.硫醇檢測可選用的代表性熒光團(tuán)結(jié)構(gòu)及其發(fā)射波長

隨后，綜述系統(tǒng)總結(jié)實(shí)現(xiàn)硫醇靶向性檢測的識別功能團(tuán)（圖4）和有效區(qū)分三種硫醇（Cys，Hcy和GSH）的策略（圖5）。識別功能團(tuán)可選用丙烯酸酯、肉桂酸酯、磺酸酯、芳香醚、α,β-不飽和酮、色烯、芳香醛、二硫鍵等結(jié)構(gòu)。有效區(qū)分三種硫醇主要包括加成-環(huán)化串聯(lián)反應(yīng)、取代-環(huán)化串聯(lián)、空間位阻篩選和動力學(xué)分辨、雙反應(yīng)位點(diǎn)/雙識別單元、雙通道/比率型熒光分辨、金屬絡(luò)合-置換/氧化還原策略。此外，綜述全方位解讀了如何提升探針的特異性、響應(yīng)速度與成像效果。

圖4.硫醇檢測可選用的代表性識別功能團(tuán)結(jié)構(gòu)

圖5.有效選擇性區(qū)分三種硫醇（Cys，Hcy和GSH）的策略

同時，綜述詳細(xì)闡述了熒光探針在硫醇識別和選擇性傳感、體內(nèi)體外成像、超分辨成像、熒光墨水和信息加密、光療和納米藥物遞送、疾病診斷及輔助治療等領(lǐng)域的最新應(yīng)用進(jìn)展（圖6），展現(xiàn)了其在活體監(jiān)測、早期診斷、療效評估等方面的巨大潛力，為疾病機(jī)制研究提供直觀依據(jù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。此外，綜述還直面當(dāng)前熒光探針技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，明確了未來研究將聚焦于探針性能優(yōu)化、多靶點(diǎn)同步檢測、多模態(tài)成像、探針臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用等方面，致力于實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)、更高效的硫醇檢測，進(jìn)一步豐富生物醫(yī)學(xué)研究的技術(shù)手段，推動熒光探針從基礎(chǔ)研究走向臨床應(yīng)用，為疾病的早期診斷和精準(zhǔn)治療提供更有力的工具支撐。

圖6.生物硫醇選擇性檢測與成像應(yīng)用

劉向榮教授所帶領(lǐng)的功能分子設(shè)計與合成研究團(tuán)隊(duì)是西安科技大學(xué)第一層次創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，打造了全國模范教師、陜西省“高層次人才特殊支持計劃”、陜西省教學(xué)名師、陜西省杰青、陜西省青年科技新星等為核心成員的科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)長期深耕功能分子設(shè)計與合成、活性金屬配合物設(shè)計與性能研究、煤炭生物轉(zhuǎn)化與清潔利用等研究，圍繞相關(guān)課題已發(fā)表相關(guān)論文160余篇，獲省部級科技獎8項(xiàng)。此次在《Coordination Chemistry Reviews》的重要成果發(fā)布，是團(tuán)隊(duì)繼2023年在《Chemical Reviews》（JCR一區(qū)TOP期刊，影響因子：55.8）發(fā)表題為《Zero-dimensional carbon nanomaterials for fluorescent sensing and imaging》的論文之后的又一標(biāo)志性綜述成果

此成果的發(fā)布是我校化學(xué)學(xué)科與生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等多學(xué)科交叉融合的重要突破，更是學(xué)校化學(xué)學(xué)科聚焦學(xué)科內(nèi)涵建設(shè)，在分子設(shè)計、反應(yīng)機(jī)制、合成技術(shù)等領(lǐng)域創(chuàng)新能力的集中體現(xiàn)，進(jìn)一步彰顯了西安科技大學(xué)化學(xué)學(xué)科作為學(xué)校重點(diǎn)發(fā)展的基礎(chǔ)學(xué)科，在支撐生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)發(fā)展中的核心價值，同時也顯著提升了學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)科的學(xué)術(shù)影響力和核心競爭力，為學(xué)科人才培養(yǎng)、科研團(tuán)隊(duì)建設(shè)提供了有力支撐。同時，這也是西安科技大學(xué)落實(shí)科技強(qiáng)國建設(shè)要求、打造特色化學(xué)及交叉學(xué)科科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、激發(fā)人才隊(duì)伍創(chuàng)新活力的具體體現(xiàn)。學(xué)校將繼續(xù)依托跨學(xué)科研究平臺，以化學(xué)學(xué)科為核心，支持研究團(tuán)隊(duì)深耕熒光探針領(lǐng)域的研究與探索，持續(xù)推動探針化學(xué)合成、分子設(shè)計等核心技術(shù)的創(chuàng)新突破與成果轉(zhuǎn)化，助力化學(xué)學(xué)科高質(zhì)量發(fā)展，同時為生物活性分子檢測、疾病精準(zhǔn)診斷及生物醫(yī)學(xué)研究事業(yè)貢獻(xiàn)西安科技大學(xué)的化學(xué)智慧與力量。
來源：西安科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院