红色荧光探针检测活细胞线粒体靶微黏度和高血糖小鼠血液黏度
摘要：线粒体黏度异常易导致许多疾病和细胞功能障碍，因此需要开发工具来准确测量活细胞线粒体黏度的变化。本文报道了一种新型红色荧光黏度传感器NV，该传感器通过C-C双键连接萘酰亚胺和苯并[e]吲哚，在高黏度介质中在635nm处表现出强烈的荧光发射。在95%甘油条件下，荧光强度相较于高粘度介质中635nm处提高了106倍，量子产率提高了69倍。该探针可用于观察细胞内黏度的变化，并监测化合物或药物引起的线粒体黏度变化。炎症和高血糖能使细胞内黏度上升，探针NV在高血糖小鼠的新鲜血液中的荧光增强度是正常小鼠的两倍。综上所述，探针NV可为与血液黏度变化相关疾病的诊断提供有力的工具。
关键词：粘度 荧光探针 线粒体 细胞成像 新鲜血液
1.介绍
细胞内黏度对细胞内生物分子间的相互作用、化学信号的传递以及代谢产物在活细胞内的扩散起着至关重要的作用。细胞的异常黏度变化通常伴随许多疾病。例如，有报道称糖尿病患者红细胞和血小板膜黏度会增加，科学家推测这会导致胰岛素受体聚集[1]程度的减少。而白细胞膜黏度降低与beta;-淀粉样蛋白聚集有关，从而导致阿尔茨海默病[2-5]。此外，在亚细胞器水平，线粒体黏度已被证明能够影响化学物质和生物分子信号间的相互作用，线粒体黏度异常是许多疾病和细胞功能障碍的重要贡献者或指标，由它导致的疾病包括动脉粥样硬化、高血压和糖尿病[6,7]。因此，准确测量活细胞线粒体粘度的变化是非常重要的。虽然各种粘度计，如球粘度计、活塞粘度计和旋转粘度计[8]已经开发出来，但这些工具只能用于测量大量液体，不适合用于微粘度测量，特别是在细胞水平。
近年来，荧光传感和成像技术已成为实现生物元件可视化和生物成像的有力工具。科学家在分子内转子的基础上开发了几种粘度敏感荧光探针，在低粘度溶液中抑制分子内旋转，从而产生荧光[9-17]。这些探针由于具有高灵敏度、无创性和可靠的微环境粘度检测手段等优势而被广泛应用于生物学研究。Zhang等报道了一种监测线粒体黏度[18]变化的水溶性荧光探针，他们最近开发了一种基于D-pi;-A结构的红色荧光探针，用于监测溶酶体[19]黏度的变化。他们还报道了一种用于监测线粒体黏度的荧光探针，可以通过观察其荧光成像[20]的区别来区分正常细胞(L02)和癌细胞(HepG2)。然而，现有的探针存在着对溶剂极性敏感、对活性氧(ROS)反应性差、响应信号低、光稳定性差等缺点。因此，开发一种响应性强、特异性高的红色荧光探针用于粘性溶液方面是非常需要的。
在此，我们研究出了一种基于分子内转子的线粒体靶向黏度探针NV。该探针由萘酰亚胺和苯并[e]吲哚组成，具有高灵敏度和红色发光特性强的特点，可用于测定可视化微粘度，特别是监测经化合物或药物处理后的细胞其粘度的变化。用探针测定不同的小鼠的血液黏度，结果表明健康小鼠血液黏度明显较低，而高血糖小鼠的血黏度明显高于正常小鼠，这表明血黏度可能是临床诊断的一个重要血液指标。
2.实验
2.1探针NV的合成
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