近日，bw必威西汉姆联官网医用荧光材料团队在医用荧光材料设计及生物应用领域取得系列重大研究进展，开发了用于药物性肝损伤（DILI）精准诊断和药物治疗效果评估的近红外可逆次氯酸（HClO）/谷胱甘肽（GSH）荧光探针，以及近红外比率羟基自由基（•OH）荧光探针用于精准检测帕金森病（Parkinson's disease, PD）并揭示姜黄素（Cur）通过Nrf2/SLC7A11信号通路调控铁死亡过程减轻神经损伤的作用，相关原创性研究成果分别发表在国际著名专业学术期刊《Analytical Chemistry》（中科院一区TOP期刊，IF: 6.7 ）和《Biosensors and Bioelectronics》（中科院一区TOP期刊，IF: 10.5）。
成果一：可逆近红外比率荧光探针用于监测铁死亡驱动的肝损伤过程中脂质滴内的氧化还原稳态
药物性肝损伤（DILI）的准确诊断和及时治疗对于防止其进一步发展为其他肝脏疾病甚至肝衰竭至关重要。研究发现，细胞内的氧化还原平衡可能与DILI的发生密切相关，次氯酸（HClO）和谷胱甘肽（GSH）作为关键的氧化还原对，能够反映细胞内的氧化还原状态。与此同时，铁死亡已成为多种病理条件下的关键机制，其在肝损伤中的作用也引起了越来越多的关注。最近，科研人员发现，脂质滴（LDs）在DILI发生中起着重要作用，脂质滴作为脂质代谢和储存的主要细胞器，其功能的紊乱与铁死亡和脂肪肝密切相关。由于脂质滴的体积小且动态性强，开发能够成像脂质滴的荧光探针成为了观察其动态变化以及研究相关疾病的关键。然而，迄今为止，尚无可逆探针能够有效监测HClO和GSH的氧化还原平衡，尤其是在脂质滴内。
为填补这一空白，bw必威西汉姆联官网医用荧光材料团队开发了一种新型近红外（NIR）比率荧光探针PSeZ-ZD，用于在铁死亡和DILI的背景下动态监测脂质滴内的HClO/GSH氧化还原平衡。PSeZ-ZD具备NIR比率成像能力，能够精准靶向脂质滴，并同时检测氧化剂和抗氧化剂。该探针的HClO检测限为51.1 nM，GSH检测限为1.575 μM。在细胞层面，PSeZ-ZD已成功应用于活细胞中HClO波动的成像，并展现出优异的可逆性与脂质滴靶向性。更为重要的是，PSeZ-ZD还成功应用于监测由对乙酰氨基酚（APAP）或异烟肼（INH）引起的DILI，能够实时检测HClO/GSH的变化。此外，研究还展示了PSeZ-ZD用于评估N-乙酰半胱氨酸（NAC）、矢车菊素（Silybin）及其联合疗法在DILI治疗中的效果。这一研究成果为DILI的早期诊断和治疗提供了新型工具，也为深入研究铁死亡在DILI中的作用机制提供了宝贵的实验依据。PSeZ-ZD将有助于推动药物性肝损伤的精准医学进展，并为铁死亡相关疾病的研究带来新的视角。
相关研究成果以“Reversible NIR Ratiometric Probe for Monitoring Redox Homeostasis in Lipid Droplets during Ferroptosis-Driven Liver Injury”为题发表于国际权威期刊《Analytical Chemistry》(中科院一区TOP期刊，影响因子6.7)。论文第一作者为bw必威西汉姆联官网李宋娇博士，第二作者（导师为第一作者）为bw必威西汉姆联官网硕士生邓敏，通讯作者为bw必威西汉姆联官网何隆薇教授、李宋娇博士和必威betway西汉姆附属南华医院程丹教授，bw必威西汉姆联官网为第一通讯单位。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c03499
成果二：近红外比率光学传感器实现帕金森病铁死亡过程中羟基自由基的实时监测
帕金森病（Parkinson's disease, PD）是一种常见的神经退行性疾病，其发病机制复杂。近年来，铁死亡作为一种由铁调控、脂质过氧化驱动的细胞死亡方式，被认为与PD的发生发展密切相关。羟基自由基（•OH）的过量积累会引起严重神经损伤，并与多种神经退行性疾病相关，但其在PD中的作用尚未得到明确阐释。受限于缺乏有效的检测工具，目前尚无能够在铁死亡及PD过程中实时监测•OH动态变化的荧光探针。在此背景下，bw必威西汉姆联官网医用荧光材料团队设计并合成了一系列•OH响应型比率近红外（NIR）荧光探针（DCM-PD1～8），用于监测铁死亡介导的PD中•OH水平。研究发现，其中DCM-PD2表现出最佳的光物理性质，具备高灵敏度（检测限约22.9 nM）、优异选择性、30分钟以内的快速响应速度及良好的深层组织穿透能力。凭借出色的膜通透性和低毒性，DCM-PD2可同时用于追踪内源性和外源性•OH变化。更为重要的是，该探针能够顺利穿越血脑屏障（BBB），首次实现对PD模型小鼠脑部•OH活性的实时成像，结果显示PD小鼠脑区•OH水平显著升高。此外，利用DCM-PD2成功揭示了姜黄素（Cur）在PD模型中的神经保护作用，其主要通过Nrf2/SLC7A11信号通路调控铁死亡过程，从而减轻神经损伤。该研究不仅为理解•OH在PD中的作用机制提供了新的证据，也表明DCM-PD2是一种可靠且高效的工具，有望应用于铁死亡介导的PD的精准诊断与治疗。研究成果为探索新型PD诊断成像手段和干预策略提供了重要理论依据和实验基础。
相关研究成果以“A Near-Infrared Ratiometric Optical Sensor for Real-Time Monitoring Hydroxyl Radical Levels in Ferroptosis-Mediated Parkinson’s Disease ”为题发表于国际权威期刊《Biosensors and Bioelectronics》。论文第一作者为bw必威西汉姆联官网研究生邓敏和基础医学院陶亮博士，通讯作者为bw必威西汉姆联官网何隆薇教授和李宋娇博士，bw必威西汉姆联官网为第一通讯单位。
论文链接: https://doi.org/10.1016/j.bios.2025.117881