细胞核荧光探针（一）：一种红色发光、NADPH响应的的喹啉基

参考文献：Download Citations | ACS Publications

一、研究背景：

        NADPH是一种重要的氢供体和电子载体，参与了许多生物过程。该探针通过克恼文格尔反应嫁接了一个氰基吡啶基团，通过喹啉上的甲基正离子和NADPH之间发生ICT电子转移效应，实现探针的激发和NADPH对探针的还原。允许探针开启红色响应并且具有12nM超低检测限。

二、常见的NADPH识别单元：

参考文献： 细胞抗氧化剂荧光探针的最新进展：NADH、hNQO1、H2S和其他氧化还原生物分子的检测 - ScienceDirect

1.基于硼酸酯和刃天青的NADPH识别单元设计：

         在硼酸酯和刃天青结合的荧光探针，通过硼酸酯对NADH的锁定和NADH上的氢作用于氮氧离子的部分，实现刃天青的部分在575nm处发射近红外的荧光增强（黄光的发射波长为580~595nm，近红光是650~900nm）。再通过硼酸酯的水解实现对NADH的释放。

2.基于吡啶和喹啉的NADH探针的设计： 

         Konig和同事提出了利用特异性花青类似物，在不同缺电子杂环受体下进行NAD(P)H介导的氧化还原反应。由喹啉、吡啶、异喹啉、噻吩阳离子和半花青类似物的结合中形成双受体的探针，在NADH的还原下形成D-A型探针，在561nm处对NAD(P)H相较于类似物荧光强度增长30倍。

 

三、探针的设计思路： 

 1.使用氰基吡啶来替换上面konig的半花青类似物的受体作用：

         使用NADH来还原探针，实现探针从双受体到D-A型探针的转变。设计NADH-R可以将探针从D-A型转变为D-Π-A型。①通过延长供体和受体之间的双键，实现探针向红光的转变。②通过氰基吡啶中的氰基，降低多甲基链的电子密度，降低了其与单线态氧负离子的反应性。③吡啶盐可以提高探针的水溶性，通过与线粒体内膜的负电性相互作用实现对线粒体的靶向性。

        上述的NADH-G和NADH-R对NADPH均具有良好的选择性和敏感性，但后者荧光强度（NADH-R相较于NADH-G强度增长了335倍），所以后续继续使用NADH-G进行后续实验。 

四、实验讨论： 

 1.光谱实验：

     1.1紫外吸收光谱：

        通过在37℃中PBS下NADH的添加的紫外吸收峰可显示，添加NADH后在近红外区域有明显的吸收峰。

     1.2荧光吸收光谱：