近日，中国科学院烟台海岸带研究所陈令新研究员团队在环境期刊Journal of Hazardous Materials上发表了题为“用于检测环境胁迫下生物分子变化的荧光探针”（Fluorescent probes for biomolecule detection under environmental stress, Journal of Hazardous Materials, 2022, 431, 128527）的观点论文。基于自身的研究探索和积累，结合国内外的发展现状及趋势，该文首次、全面总结了用于检测环境胁迫下活性分子浓度变化的荧光探针（图1），文章插图22幅，涉及大约110余种荧光探针；有利于促进荧光探针在环境科学等领域的进一步发展和有效应用，丰富环境成像研究的科学内涵。
图1. 环境胁迫荧光探针用于生物分子变化的检测
近年来，荧光探针在可视化实时动态检测各种生物分子的浓度变化和迁移方面取得了蓬勃发展。环境因素影响着生物活性分子在有机体的各生命过程中的分布和浓度变化。如图1所示，本文介绍了荧光探针的设计策略以及其应用于不同环境刺激下（例如：缺氧胁迫、缺血再灌注过程、高温/低温刺激、有机/无机化学品暴露、氧化/还原压力胁迫、高血糖刺激和药物治疗引起的毒性等）的活性分子（主要包括：活性氧物种、活性氮物种、活性硫物种、活性硒物种、金属离子以及酶等）的体内外检测。生物体生存受各种环境因素，包括非生物因素（例如：温度、盐度、光照、pH以及氧气浓度）和生物因素（例如：细菌、病毒感染等）的影响。外界环境因素改变造成的胁迫，会传递给有机体，细胞膜上受体接收到刺激信号，从而触发第二信使的产生和传递，其中包括具有不同生理特性的各种生物活性分子（例如：气体、自由基、离子、核苷酸、脂质和脂质衍生物等）。监测环境胁迫下细胞应激反应过程中生物（活性）分子水平的变化对于分子机制的研究、分子靶向治疗的发展和药物的发现提供巨大的潜力，并最终有利于揭示环境、健康和疾病之间的关系。
针对典型环境因素胁迫下，生物内源活性物种变化的分析监测难题，陈令新研究员团队注重设计合成新型荧光探针，在细胞、组织和活体水平上，实现典型环境胁迫下生物内源活性分子的原位、实时、可视化分析监测。力图阐明典型污染物在生命体内的分布、转运以及与内源物种相互作用的规律，为解决“污染与健康”的深层次问题、及为探明环境胁迫下细胞信号转导和生理功能通路等提供强有力的理论和技术支撑。相关工作已在Chemical Society Reviews, Analytical Chemistry, Advanced Functional Materials, Biomaterials, Chemical Communications, Chemical Science, Journal of Hazardous Materials等期刊发表论文80余篇，授权发明专利10余项。
