NSR：西北工业大学李林等提出超低背景线粒体荧光探针新策略
发表时间：2026-09-11荧光成像能够无创可视化线粒体动态，但传统荧光探针常受限于高背景荧光和有限的靶标特异性。
2026年9月4日，西北工业大学李林、秦绪军、胡文博、新加坡南洋理工大学刘晓刚共同通讯在National Science Review（IF=18.1）在线发表题为“Ultrafluorogenic mitochondrial probe platform enabled by multichannel barrierless quenching”的研究论文。
该研究提出了一种“多通道无势垒淬灭（MCBQ）”策略，通过间位吡啶鎓区域异构体设计，使探针在激发态经双TICT通道无势垒弛豫，荧光量子产率<0.20%。偶联自焚式响应基团后，H?O?探针荧光增强达2331倍，成功实现细胞、肝脏再生模型及帕金森病/心肌梗死患者血清中线粒体H?O?的高灵敏检测。
线粒体是真核细胞中不可或缺的细胞器，在维持细胞稳态和驱动疾病发展中发挥核心作用。荧光成像和传感能够实现生物过程的实时、无创检测，并极大推进了神经退行性疾病、心血管疾病、代谢性疾病和癌症中线粒体功能障碍的研究。小分子荧光探针（SMFPs）因其合成多样性、可调光物理性质和快速代谢清除而被广泛用于监测线粒体动态。
可激活SMFPs通过在与特定线粒体生化因子反应前保持弱发射状态，进一步提高了分析选择性，从而减少背景干扰并增强检测准确性。然而，许多现有探针的残余背景发射仍显著损害检测灵敏度，凸显了对具有超低背景荧光的SMFPs的需求。
超低背景荧光探针的多通道无屏障猝灭(MCBQ)策略示意图（图源自National Science Review）
在此，研究人员报道了一种基于多通道无势垒猝灭（MCBQ）的分子支架，通过柔性吡啶鎓区域异构体设计实现无势垒跃迁至双重扭曲分子内电荷转移（TICT）态，从而抑制背景发射。值得注意的是，间位吡啶鎓构型破坏了共振离域，增强了电荷分离，并在0.30 ps内驱动超快MCBQ介导的猝灭。
利用这一MCBQ策略，开发了一种线粒体靶向的超低背景荧光探针（MBFP）平台，该平台在生化因子触发下发生自焚反应释放明亮荧光团，实现高达2331倍的荧光增强。作为概念验证，H?O?响应性MBFP能够在细胞和小鼠模型中选择性定量线粒体H?O?变化，并进一步支持其在临床血清样本中的转化潜力。
该工作将MCBQ确立为一种广泛适用的超低背景线粒体荧光探针设计策略，并为实时监测线粒体功能障碍以实现早期疾病诊断提供了一个多功能平台。
