大家好，今天給大家分享一篇對硫化氫識別的綜述，本文的通訊作者是印度國立理工學(xué)院的Amrita Ghosh教授。
在過去的幾年中，用于選擇性檢測H2S的化學(xué)探針庫已經(jīng)擴展，包括有限數(shù)量的近紅外熒光探針?；诮t外光譜的探針主要由小的有機染料（例如，菁支架、半菁、BODIPY、香豆素、黃嘌呤、雙氰基異膦酮（DCO）和雙氰基甲基-4H-吡喃（DCM））和無機納米材料（例如，上轉(zhuǎn)換納米顆粒、量子點和聚合物）與H2S反應(yīng)位點偶聯(lián)而成。
H2S傳感器的設(shè)計采用了幾種策略，如（a）將疊氮化合物和硝基化合物還原為胺；（b）H2S特定的邁克爾加成反應(yīng)、親核反應(yīng)、二硫鍵斷裂和硫解反應(yīng)；（c）H2S引起的金屬置換法（MDA）和金屬指示劑置換法（MIDA）。同樣的方法也用于設(shè)計具有近紅外發(fā)射染料、分子和納米材料的近紅外響應(yīng)H2S傳感器。本文重點介紹近紅外發(fā)射分子探針在硫化氫傳感和生物應(yīng)用方面的研究進展，并對其設(shè)計策略和傳感機理進行了討論。介紹了過去五年（從2015年到2020年）出現(xiàn)的有關(guān)生物成像應(yīng)用的文獻。
用于H2S傳感器和成像的近紅外染料
花菁染料具有熒光量子產(chǎn)率高、吸收系數(shù)高、熱導(dǎo)率小、吸收和發(fā)射波長長等優(yōu)點，因此在化學(xué)傳感器的設(shè)計中受到了廣泛的關(guān)注并通過奇數(shù)個碳原子的共軛鏈連接到另一個N-中心（圖1A）。大多數(shù)菁染料有兩個介聚體結(jié)構(gòu)，這是負責(zé)這些染料的顏色強度。Cy7衍生的探針是最引人注目的花菁染料，因為它修飾了聚甲基鏈的中間氮，可以連接到不同的受體上。優(yōu)良的生物相容性和近紅外發(fā)射使得菁染料適合于H2S傳感。菁和半菁染料對H2S和SO2衍生物敏感，它們與一個缺電子C═C鍵發(fā)生親核反應(yīng)，阻斷π共軛體系，引起吸收和發(fā)射光譜的變化。有時，SO2衍生物是潛在的競爭對手，干擾H2S檢測。
雙氰基異膦酮（DCO）和雙氰基亞甲基-4H-吡喃（DCM）染料DCO-和DCM基熒光染料因其在染料敏化太陽能電池和有機非線性光學(xué)晶體中的特性而聞名。它們都具有典型的施主-π-受體（D-π-a）結(jié)構(gòu)，具有超快分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（ICT）過程產(chǎn)生的寬吸收帶。DCO和DCM探針可檢測的近紅外響應(yīng)是由于分析物與受體部分的相互作用。因此，在D-π-a體系中選擇合適的受體基團是DCO/DCM熒光探針選擇性檢測和光譜響應(yīng)控制的關(guān)鍵。
BODIPY基染料
4,4-二氟-4-硼砂-3a，4a-重氮-s-茚二酮（BODIPY）衍生物可作為熒光化學(xué)傳感器的近紅外熒光團。BODIPY系列染料具有許多優(yōu)異的光譜和光物理性質(zhì)，如強烈的吸收、高的可見光輻射量子產(chǎn)率、窄的吸收和發(fā)射帶，高摩爾吸收系數(shù)、熒光效率、高溶解度、對光和化學(xué)物質(zhì)的高穩(wěn)定性、低自發(fā)熒光、極低光毒性以及對生物成像應(yīng)用的活體系統(tǒng)無毒。
香豆素基染料
一般來說，香豆素是水溶性，紫外線激發(fā)，藍色熒光化合物。近年來，合成具有長波長發(fā)射的香豆素基探針成為研究熱點。三種關(guān)鍵的方法，（a）引入吸電子/給電子基團（如4-CF3，3-CN，7-甲氧基或7-二甲氨基），（b）苯并香豆素染料的合成，以及（c）擴展π-共軛，主要用于制備具有大斯托克斯位移、光穩(wěn)定性和發(fā)射波長的香豆素基近紅外探針大于800 nm。然而，基于香豆素的近紅外染料仍然很少見，用于H2S和相關(guān)生物分析的報道較少。
蒽基染料
黃嘌呤染料以黃嘌呤或二苯并-γ-吡喃核為發(fā)色團，氨基或羥基偏于氧。黃嘌呤染料具有優(yōu)異的光譜和光物理性質(zhì)，包括在紅光到近紅外區(qū)域有強烈的窄吸收曲線，量子產(chǎn)率高，黃色到粉色到藍紅色的發(fā)射帶窄，摩爾吸收系數(shù)高，溶解度高，但它們的耐光性低，耐水性差。通過在黃原核的不同位置取代不同的基團，可以改善染料的不良性能。熒光酮、熒光素、薔薇胺、羅丹明、羅丹明B和羅丹明6G是從黃嘌呤核衍生的一些著名染料。羥基或氨基在3位和6位的取代增強了它的顯色和熒光行為。在2、4、5和7位取代鹵素可提高染料的量子產(chǎn)率（圖1C）。
小分子近紅外探針
基于二硝基苯醚硫的近紅外探針
大多數(shù)基于近紅外的H2S傳感器基于從非熒光探針中去除高度吸電子的2,4-二硝基苯（DNP）基團，導(dǎo)致高度熒光行為（方案2）。二硝基苯（DNP）醚硫解法用于H2S傳感器的設(shè)計具有許多優(yōu)點，例如DNP單元可以通過一步反應(yīng)簡單地引入到熒光團部分。
Cao等人研究了第一個基于DNP硫解的NIR熒光開啟H2S選擇性探針。BODIPY基探針1（見表1）是通過親核取代反應(yīng)制備的。化合物1通過二硝基苯醚的硫解反應(yīng)選擇性地檢測H2S，熒光增強18倍。由于高效的PET，探針1是非熒光的，但是在去除DNP部分后，它變?yōu)闊晒?，從而引發(fā)H2S觸發(fā)的熒光開啟信號。
Ji等人報告了探針2用于檢測HEPES緩沖液中的H2S，LOD為1.27μM。探針在20分鐘內(nèi)通過對DNP的硫解反應(yīng)釋放游離BODIPY，從而開啟熒光發(fā)射。Li 等人報道了具有熒光開啟響應(yīng)的H2S檢測探針3。在探針3中，三苯胺偶聯(lián)的BODIPY作為熒光團，2,4-二硝基苯磺?；鳛镠2S的猝滅劑和反應(yīng)位點。基于3-羥基黃酮的探針4是沒有熒光的，然而，由于DNP部分的硫解作用，它顯示出異常的112倍熒光增強，并且由H2S引起的大斯托克斯位移（162nm）。Zhou及其同事開發(fā)了一種線粒體靶向的H2S雙光子近紅外熒光探針，探針5含有6-（二乙氨基）-4-（4-羥基亞芐基）-1,2,3,4-四氫黃嘌呤部分，被DNP取代，阻斷了分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（ICT），同時也是H2S的反應(yīng)位點，由于兩個光子的吸收，探測器5在650和665 nm處發(fā)出發(fā)射。
Zhong等人報道了一種基于1,4-二乙基-1,2,3,4-四氫-7H-吡喃并喹惡啉-7-酮支架和DNP的熒光探針6。該探針對H2S的選擇性高于其他陰離子和生物硫醇。僅對H2S而言，隨著熒光顏色的變化，觀察到了一個以650nm為中心的強發(fā)射帶。Qian等人報道了基于雙氰基異膦酮的近紅外探針，該探針采用鄰位醛輔助的DNP醚在活體系統(tǒng)中的硫解作用。探針7顯示出優(yōu)異的H2S選擇性，具有160倍的近紅外熒光增強，并在15分鐘內(nèi)響應(yīng)，斯托克斯位移為170 nm。該探針已成功應(yīng)用于生物系統(tǒng)（活細胞、組織和小鼠）中H2S的熒光成像。
Zhang等人報道了用雙炔異膦酮8衍生物快速檢測H2S的方法。在DMSO/PBS緩沖介質(zhì)中，H2S的檢測在1.5分鐘內(nèi)完成。探針8具有良好的生物相容性，可用于Hep-G2細胞內(nèi)源性和外源性H2S的檢測。Zhao等人報道了線粒體靶向熒光團9與DNP單元和擴展共軛系統(tǒng)。由于DNP硫解釋放熒光團，在664nm處出現(xiàn)熒光開啟與H2S。探針9在含有1%二甲基亞砜作為共溶劑的PBS緩沖液中選擇性地檢測H2S，響應(yīng)時間為10分鐘。同一小組還報告了用于選擇性檢測H2S的模擬探針10。最初，由于從熒光團到DNP單元的ICT過程受到抑制，10的熒光被淬滅。在存在H2S的情況下，將DNP單元從10切割，恢復(fù)ICT并在720nm處開啟發(fā)射。探針10還應(yīng)用于共聚焦熒光成像技術(shù)檢測細胞環(huán)境中H2S的內(nèi)源性和外源性。
探針12具有良好的光穩(wěn)定性和2min的快速響應(yīng)時間，可用于生物樣品中H2S的現(xiàn)場快速檢測。探針12能夠在小鼠模型中測定內(nèi)源性產(chǎn)生的H2S。與對照組相比，在N-乙酰半胱氨酸（NAC）刺激下，小鼠樣品的熒光顯著增強。該實驗證實了12在體內(nèi)檢測和成像H2S的能力。
Zhong等人報道了探針13具有D-π-A結(jié)構(gòu)，DNP部分連接到探針上以阻斷D-π-A電子轉(zhuǎn)移，同時也是H2S的反應(yīng)位點。探針選擇性地檢測DMF–H2O混合物中的H2S，LOD為3.09μM。H2S引起約640nm的高熒光，顏色從非熒光變?yōu)榧t色熒光。該探針用于定量測定水和老紅酒樣品中H2S的含量。此外，它還用于MCF-7細胞中H2S的實時跟蹤。
探針14與H2S反應(yīng)引發(fā)14的C-O鍵斷裂。隨后，酚酸鹽通過分子內(nèi)環(huán)化作用攻擊α，β-不飽和腈部分，得到1,4-二乙基哌嗪修飾的亞氨基香豆素苯并噻唑（ICBT）熒光團。14的結(jié)構(gòu)高度共軛，限制了C–C鍵的旋轉(zhuǎn)，因此熒光團產(chǎn)生強烈的紅色熒光信號。探針14對檢測巰基物質(zhì)Cys、Met和Hcy中的H2S具有很高的選擇性。它對活細胞毒性較小，用于活細胞內(nèi)H2S的內(nèi)源性檢測。
Wu等人報道了將H2S響應(yīng)探針15并入聚（PCPDTBT）基近紅外半導(dǎo)體聚合物納米粒子（SPN）中，作為活體小鼠肝臟和腫瘤中H2S成像的比率探針。將化合物15摻雜到PCPDTBT中，實現(xiàn)近紅外半導(dǎo)體聚合物納米粒子穩(wěn)定和惰性條件下的H2S檢測。這種雙發(fā)射探針根據(jù)激發(fā)波長顯示“開啟”響應(yīng)。探針以15分鐘的速度完成了反應(yīng)。探針顯示128 nm斯托克斯位移，對H2S反應(yīng)迅速（<2分鐘），LOD為10 n M。由于探針的低細胞毒性，它被用于在體內(nèi)檢測H2S在小鼠樣品亮紅色熒光。
使用含有哌嗪單元和DNBS的基于雙氰基異丙醇的NIR探針17檢測H2S。該探針對H2S具有高度選擇性，LOD為6 n M。在666 nm處的NIR區(qū)域觀察到顯著的熒光開啟信號，熒光增強130倍。該探針還可以對活細胞中的外源性和內(nèi)源性H2S進行成像。
硝基苯并呋喃氮硫解（NBD）近紅外探針
H2S是已知的常用硫醇標(biāo)記試劑7-硝基-1,2,3-苯并惡唑或硝基苯并呋喃（NBD）的失活劑。當(dāng)與H2S相互作用時，由于H2S誘導(dǎo)NBD的裂解和游離氟團單元的釋放，可能會出現(xiàn)開啟NIR信號行為。該現(xiàn)象已用于設(shè)計幾種近紅外響應(yīng)H2S傳感器。
Chen等人報道了一種用于檢測深部組織中H2S的雙光子近紅外熒光探針。探針18由3-苯并噻唑-7-羥基-2H-鉻烯-2-酮和NBD基團組成，作為H2S識別位點。探針在457和800nm的激發(fā)下，分別以單光子和雙光子熒光發(fā)射的形式檢測HEPES緩沖液中的H2S，利用18的雙光子熒光特性，對小鼠肝、腦、心、胰、腎和肺組織的He-La細胞和組織中的H2S進行內(nèi)源性成像。
Yang等人報道了七甲川菁通過連接劑哌嗪（19）與NBD偶聯(lián)用于H2S檢測。探針顯示從深藍色到淺藍色的顏色變化以及在800 nm處與H2S的開啟熒光。探針19也適用于He-La細胞中H2S的檢測和生物成像。
探針20對PBS-DMSO混合物中的H2S檢測具有高度的選擇性和靈敏度，LOD為0.03μM。H2S引起的硫解和NBD的去除是熒光增強的原因，應(yīng)用H2S誘導(dǎo)的高熒光信號，通過共聚焦顯微鏡觀察肝組織中的H2S。
吲哚菁型染料（IR-820）通過連接劑哌嗪21與NBD連接，也用于近紅外區(qū)域的H2S傳感器。探針21對活細胞毒性較小，成功地用于監(jiān)測活細胞和小鼠體內(nèi)的外源性和內(nèi)源性H2S。Gong等人報道了一種由2-（2-（2-（6-羥基-2,3-二氫-1H-黃原-4-基）乙烯基）-4H-色原-4-亞基）丙二腈（CP-OH）和NBD組成的探針22，用于生物硫醇中H2S的選擇性檢測。探針22對H2S具有選擇性，LOD為26 n M，對H2S的響應(yīng)速度不到3 min。出色的H2S傳感行為和無毒性允許活體細胞中外源性和內(nèi)源性H2S的成像以及活體小鼠中H2S的快速成像。
Zhang等人報告了一種基于Bodyy的近紅外開啟熒光探針23，該探針由NBD組組成。該探針通過近紅外熒光增強識別H2S和生物醇（GSH、Cys、Hcy）。雖然對H2S不具有選擇性，但通過540nm的排放，它有效地區(qū)分了Cys/Hcy和H2S。該探針由于光散射減少、自熒光降低和光學(xué)透明度的提高，是理想的活體成像應(yīng)用。
Zhu等開發(fā)了一種基于尼羅河染料的近紅外探針，用于檢測生物高滲醇半胱氨酸、H2S和GSH。NBD組被生物醇的作用所切割，給予非熒光基團硫代NBD，尼羅OH作為紅色發(fā)射基團。在胱氨酸中，硫代NBD經(jīng)過快速分子內(nèi)微笑重排，使氨基NBD作為黃綠色熒光基團。
Wei等人使用亞甲基藍作為探針25中的近紅外報告組來檢測H2S。H2S對探針的NBD部分進行硫解釋放亞甲基藍，從而開啟近紅外發(fā)射。所報道的LOD為0.43μM，探針的響應(yīng)時間為45min。長的響應(yīng)時間和較小的水溶性使該探針的吸引力降低。探針25對細胞毒性較小，可用于HCT-116細胞的熒光顯像。
Sun等人報道了一種新的雙光子熒光探針27，它由苯并吡喃熒光團上的疊氮基組成。探針27對H2S的選擇性優(yōu)于其它活性生物硫醇，LOD為3.05μM，適用于低濃度的牛血清中H2S的檢測。Park等人合成了一種疊氮化物功能化的近紅外探針28，通過將氯取代的菁與4-氯間苯二酚反應(yīng)來檢測和成像H2S。探針28對H2S具有選擇性，LOD為0.26μM。
游離29未顯示出任何熒光，這是由于花青部分與疊氮基之間存在由碳酸酯連接子連接的PET。探針通過還原機制在20分鐘響應(yīng)時間內(nèi)選擇性檢測LOD為20 nM的H2S。由于疊氮化物轉(zhuǎn)化為胺，然后釋放出游離的熒光團，花青部分在736 nm處的熒光得以恢復(fù)。
探針30，基于4-疊氮芐基連接到亞甲基藍（MB），報告顯示活細胞中H2S水平的變化。疊氮化物轉(zhuǎn)化為胺并釋放和分子中的游離熒光團異構(gòu)化導(dǎo)致近紅外發(fā)射。探針30還用于觀察活細胞中的H2S水平，并確定細胞內(nèi)Ca2+在H2S穩(wěn)態(tài)中的作用。
Zuo等人報道了一種基于聚硅氧烷的NO/H2S雙響應(yīng)探針31，該探針具有通過雙光子和近紅外成像在體內(nèi)外監(jiān)測H2S和NO的優(yōu)點。這種優(yōu)良的光敏探針，然后應(yīng)用于斑馬魚成像。發(fā)現(xiàn)該探針可同時檢測和監(jiān)測H2S和NO。Wu等人報道了用硝基取代的DCO基近紅外染料探針32作為H2S傳感器。硝基取代打破了電子供體-π-共軛橋-電子受體（D-π-A）。在H2S的作用下，硝基轉(zhuǎn)化為胺基后，D-π-A共軛恢復(fù)，并發(fā)出紅色熒光。32具有良好的組織通透性，可用于活體動物的H2S檢測。
基于二硫鍵裂解的近紅外探針
用H2S還原二硫基可得到含游離SH的中間體。該中間體進一步經(jīng)歷自發(fā)環(huán)化以釋放近紅外熒光團，導(dǎo)致發(fā)射信號改變。雖然這種反應(yīng)機理已被廣泛用于檢測硫化氫和其他硫醇，但只有少數(shù)近紅外響應(yīng)系統(tǒng)可用。
報道了基于2-（吡啶-2-基-二硫?；┍郊姿岬亩蜴I連接受體33與二氰亞甲基-4H-吡喃（DCM）連接，用于H2S檢測。只有H2S觸發(fā)親核反應(yīng)取代-環(huán)化，特別是裂解酯鍵解離DCM單元以顯示近紅外發(fā)射。生物成像研究證實，該探針還具有檢測活細胞中H2S的潛力。
Zhang等人開發(fā)了一種熒光探針34，用于選擇性檢測H2S。探針33和34在結(jié)構(gòu)上非常相似，除了一個額外的芳香族。探針34還通過H2S對吡啶單元進行裂解，然后快速固定以釋放5-成員1,2-二噻吩-3-酮和游離熒光團單元，從而在650–750 nm處產(chǎn)生近紅外發(fā)射。
Wang等人報道了一種比色和熒光探針35，基于兩個羥基菁染料之間的二硫鍵橋聯(lián)。打破二硫鍵和分子內(nèi)環(huán)化，促進了25倍的熒光和顏色變化的觀察。發(fā)現(xiàn)該探針具有高靈敏度，LOD為8.37μM，并在9分鐘內(nèi)作出響應(yīng)。
其他小分子近紅外探針
Yang等人報告了熒光探針36，用于在體外和體內(nèi)檢測H2S/NO。探針36基于DCO衍生物作為電子接受基團和硝基（HNO）反應(yīng)性三苯基膦基作為吸電子基團。在HNO的作用下，三苯基膦基團的去除是熒光開啟的主要原因。通過對小鼠活體細胞、正常組織和腫瘤組織中HNO的熒光成像，觀察NO與H2S之間的串?dāng)_。
Jin等人報告了基于DCM的探針37，用于選擇性檢測水樣中的H2S。氰酸鹽部分和H2S之間的快速親核反應(yīng)生成硫代氨基甲酸酯，后者進一步水解生成游離DCM羥基衍生物。Li等人報道了一種近紅外比色熒光化學(xué)傳感器，用于高選擇性和高靈敏度檢測H2S。探針38由苯并吡喃部分和7-二乙胺香豆素組成。該探針對H2S具有良好的靈敏度。該探針加入了發(fā)射藍移（220 nm）和168倍增強來檢測H2S。38中苯并吡喃部分的質(zhì)子被H2S取代，38-SH化合物的形成負責(zé)H2S檢測。
Wang等人合成了探針40a和40b，用于聚集增強對H2S的反應(yīng)性，以便對富含H2S的癌細胞進行活體成像。在兩親性探針40a和40b中，N-甲基吡啶作為親水性吸電子基團，一氯代BODIPY核作為疏水性H2S響應(yīng)單元。這些探針的活化是針對聚集態(tài)而非分子溶解態(tài)的H2S。
納米近紅外探針
如上所述，許多近紅外探針已被報道用于體內(nèi)和體外H2S的檢測，但大多數(shù)探針存在水溶性等局限性，因此需要使用有機溶劑作為共溶劑，光穩(wěn)定性和缺乏深層組織滲透能力。為了克服這些缺點，研究人員開發(fā)了基于納米材料的硫化氫檢測探針。
基于上轉(zhuǎn)換納米顆粒（UCNPs）的近紅外傳感探針
由于其低能量的光激發(fā)，研究人員經(jīng)常將其用于體內(nèi)應(yīng)用。利用這一應(yīng)用，Zhang等人設(shè)計了α-環(huán)糊精修飾的上轉(zhuǎn)換NP（UCNP-1），其由香豆素半菁染料（CHC1）組成，可以作為親核攻擊的H2S響應(yīng)單元。這種無機-有機雜化UCNP-1利用發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移（LRET）機制對H2S進行比率檢測，由于ICT的抑制，還觀察到吸收度和顏色從藍色變?yōu)闊o色。H2S的LOD為0.13μM。納米探針的響應(yīng)時間為120 s，可重復(fù)使用。
Huang等人開發(fā)了UCNP-2，用于PBS緩沖液中H2S的比率檢測。與H2S的親核加成導(dǎo)致548 nm處的吸收變化和635–680 nm處的發(fā)射變化，而800 nm處的峰值未受影響。檢出限為0.58μM，選擇性高，包括生物硫醇。利用激光掃描上轉(zhuǎn)換發(fā)光顯微鏡對He-La細胞進行了體外生物學(xué)應(yīng)用研究。
Xian等人開發(fā)了H2S響應(yīng)性納米探針UCNP-3，該探針由上轉(zhuǎn)換納米顆粒和聚（丙烯酸）單元中的NIR染料（Cy7-Cl）組成。傳感H2S的機制是在800 nm處的硫化合反應(yīng)和UCNP在980 nm處的NIR激發(fā)發(fā)光。UCNP-3具有良好的選擇性，響應(yīng)時間為10min，檢測限為510nm，優(yōu)于UNCP-2。
Li等人開發(fā)了一種經(jīng)merocyanine衍生物（TPAMC）修飾的UCNP作為H2S檢測的比率探針UCNP-4。用UCNP-4探針對人結(jié)直腸癌細胞株HCT116進行近紅外成像定位。此外，該系統(tǒng)還能夠通過比率UCL測量監(jiān)測腫瘤切片中的線粒體H2S。
在另一種方法中，Liu等人設(shè)計了一種探針UCNP-5，由UCNP。使用UCNP-5選擇性地檢測H2S，LOD為50 n M，響應(yīng)時間約為350 s。H2S耗盡UPNPs中的PB層是導(dǎo)致在650 nm處開啟熒光的800 nm。
近紅外二區(qū)（NIR-II）發(fā)射納米探針
最近的研究表明，在第二個近紅外窗口（NIR-II，1000–1700nm）進行熒光成像可以進一步提高組織深度增加時的圖像對比度。此外，NIR-II熒光成像顯著降低了光子吸收干擾，顯示出比NIR-I更高的活體空間分辨率。Zhao發(fā)表了一個H2S選擇性納米探針，NIR-II@硅, 由二氧化硅屏蔽層和兩個有機發(fā)色團組成，用于顯示結(jié)直腸癌。產(chǎn)生NIR-II發(fā)射（λem=900–1300 nm）的H2S響應(yīng)性硼二吡咯烷衍生物和用于相同用途的內(nèi)部參考惰性aza-BODIPY染料（λem=700 nm）。這個NIR-II@硅顯示通過雙色成像方式選擇性識別富含H2S的結(jié)腸癌細胞。此外，NIR-II@硅利用S-腺苷-L-蛋氨酸（SAM，CBS激活劑）支持物（HCT-16腫瘤）進一步探索H2S觸發(fā)的NIR-II成像，顯示增強的深部組織穿透和空間分辨率。
Deng等人還開發(fā)了一種納米探針Ag-CEW，它是基于在雞蛋清上吸附銀離子形成的復(fù)合物。這種復(fù)合物選擇性地顯示和診斷結(jié)直腸癌。由于內(nèi)源性H2S和Ag離子原位反應(yīng)形成Ag2S CEW量子點，在1190 nm左右的第二個NIR-II窗口處顯示出強發(fā)射。探索了在肝臟、心臟、脾臟、肺和腎臟等孤立器官中的體外應(yīng)用，由于H2S的選擇性增強，在NIR-II窗口中沒有任何干擾。由于腫瘤部位H2S的過度表達，該探針也被用于結(jié)腸癌的檢測。
其他近紅外納米探針
將H2S響應(yīng)有機單元EM-F1、NIR775（NIR光敏劑）、DSPE-PEG2000（包封劑）和MEH-PPV（余輝劑）混合，構(gòu)建了用于H2S檢測的發(fā)光余輝探針F1-ANP。添加H2S后，F(xiàn)1-ANP的余輝發(fā)光在1min內(nèi)增強了約122倍，呈紫紅色至淺橙色。由于納米系綜中H2S可活化分子的正還原電位更高，雙電子還原是H2S檢測的主要原因。F1-ANP-Ga-I系綜進一步用于小鼠肝臟腫瘤的活體成像、H2S檢測和臨床血樣的定量。也可用于檢測臨床標(biāo)本中肝腫瘤組織中H2S含量。對切除的小鼠重要器官進行組織學(xué)分析，證實無毒性?？偟膩碚f，基于余輝發(fā)光的探針F1-ANP-Ga-I在生物和臨床樣品中都有較好的應(yīng)用。
Zhao等人報道了一種比率熒光H2S納米探針Nano-BODIPY。探針由半菁BODIPY雜化染料（BODIn D-Cl）及其互補能供體（BODIPY1）組成，進入兩親性共聚物（m PEG-DSPE）的疏水內(nèi)部。自組裝膠束聚集體，納米BODIPY顯示從BODIPY1到BODIn D-Cl的FRET，但它被H2S抑制，BODIn D-Cl吸收紅移，關(guān)閉FRET過程。比率傳感策略依賴于一氯代BODIPY核的硫醇-鹵素親核取代。
Wang等人報道了一種帶有雙光子（TP）探針的超分子納米組裝體，用于H2S的體外檢測。NHS Ad由一個用金剛烷衍生的TP熒光信號單元組成。金剛烷是β-環(huán)糊精的常見客體分子。該探針也作為內(nèi)標(biāo)加入到聚合物β-環(huán)糊精和羅丹明衍生物萘基TP熒光探針（Np-Rh-Ad）中。在780 nm激發(fā)下進行TP熒光成像，觀察H2S激光照射小鼠He-La細胞和組織樣品。
Shi及其同事開發(fā)了一種H2S激活的近紅外光響應(yīng)納米結(jié)構(gòu)探針SSS，用于結(jié)直腸癌的光熱療法（PTT）。探針SSS的設(shè)計使其能夠通過自組裝形成具有良好溶解性和生物相容性的納米PT納米粒子?；诹虼?鹵素親核取代反應(yīng)，一氯代BODIPY核被用于H2S反應(yīng)。納米PT在富含H2S的結(jié)直腸癌組織中被激活，但在正常組織中沒有功能，探針的激活導(dǎo)致NIR-II熒光的發(fā)射。荷瘤小鼠體內(nèi)納米鉑顯像顯示腫瘤完全消退，非特異性損傷最小。
Shi等還開發(fā)了一種治療納米平臺，在BOD/CPT下的NPs，用于原位生產(chǎn)H2S激活的近紅外光熱劑，用于結(jié)直腸癌成像和按需光控藥物釋放。在BOD/CPT下的NPs通過將BODIPY基雜化染料（TBOD-Cl）作為H2S活化的近紅外光熱劑和藥物（喜樹堿-11）共包埋到PCM基質(zhì)中而開發(fā)。H2S的存在導(dǎo)致在CH3CH/PBS混合物中通過SNAr形成In-TBOD-SH，并引入756 nm附近的強NIR吸收，這保證了納米平臺的快速加熱。納米平臺顯示H2S可激活NIR-II發(fā)射，有助于富含H2S的癌癥診斷。利用納米平臺研究了近紅外激光照射下富硫化氫HCT116細胞內(nèi)藥物的釋放。它也被用于HCT116荷瘤小鼠，腫瘤被完全抑制，副作用最小。納米平臺系統(tǒng)在體內(nèi)展示了一種H2S特異性和光激活藥物釋放的協(xié)同方法。
文章引用：DOI: 10.1021/acssensors.0c02005
