用于线粒体黏度检测的罗丹明衍生比率型荧光分子转子

用于感测局部微黏度的荧光分子转子已成为深入理解生命系统运行机制不可或缺的工具。目前的探针主要依赖荧光强度或荧光寿命测量，而比率型分子转子仍较为缺乏。在此，我们提出了一种基于呫吨骨架、具有可自由旋转的9-芳基基团的新型分子转子设计理念。我们研究了三种罗丹明衍生物，其中2-羧基苯基分别被4-甲氧基苯基、2-噻吩基和2-苯并呋喃基所取代。我们发现，五元9-芳基环可产生两种主要效应。首先，理论计算证实，噻吩基衍生物能够自由旋转，使其成为经典的分子转子，并表现出基于荧光强度和荧光寿命的黏度响应。其次，苯并呋喃基衍生物在近红外区域表现出第二个发射带，并对黏度产生荧光比率响应。理论计算表明，苯并呋喃基衍生物在激发态下能够形成平面构象，这解释了近红外发射带的出现。两种新型染料均能有效靶向线粒体，而9-苯并呋喃基衍生物则能够对线粒体内膜的黏度进行定量比率测量。比率成像显示，线粒体具有异质性，其局部黏度值介于250至460 cP之间。除引起线粒体形态变化外，氧化应激还会导致线粒体局部黏度显著升高。总体而言，我们提出了一种将明亮的罗丹明染料转化为分子转子的设计理念，使其具备对黏度的有价值的比率响应，并由此拓展了其在生物学领域中的潜在应用。

用于感知局部微黏度的荧光分子转子已成为深入理解生命系统运行机制不可或缺的工具。目前的探针主要依赖荧光强度或荧光寿命测量，而比率型分子转子仍然缺乏。在此，我们提出了一种基于氧杂蒽骨架、带有可自由旋转的9-芳基的分子转子新设计理念。我们研究了三种罗丹明衍生物，其中2-羧基苯基分别被4-甲氧基苯基、2-噻吩基和2-苯并呋喃基取代。我们发现，五元9-芳基环可产生两种主要效应。首先，经理论计算证实，噻吩基衍生物能够自由旋转，使其成为经典的分子转子，可通过荧光强度和荧光寿命对黏度产生响应。其次，苯并呋喃基衍生物在近红外区域呈现第二个发射带，并对黏度表现出荧光比率响应。理论计算表明，苯并呋喃基衍生物在激发态能够形成平面构象，这解释了近红外发射带的出现。两种新型染料均能高效靶向线粒体，而9-苯并呋喃基衍生物则能够对线粒体内膜的黏度进行定量比率测量。比率成像揭示了线粒体之间的异质性，其局部黏度值范围为250至460 cP。除引起线粒体形态变化外，氧化应激还显著提高了线粒体中的局部黏度。总体而言，我们提出了一种将高亮度罗丹明染料转化为分子转子的设计理念，并赋予其对黏度具有重要价值的比率响应特性，从而为其在生物学领域的广泛应用开辟了可能。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.13.751207v1?rss=1

🏷️ 线粒体黏度检测 罗丹明衍生物 比率型荧光探针 分子转子 荧光成像 氧化应激