小鼠活体脑部生物活性分子的荧光成像研究进展

热点。Zn是人脑中第二丰富的d区金属，在海马区中含量较高。脑内的Zn2+存在类型通常分为两种：蛋白结合型和松散结合型，后者也被称为流动型锌。目前，流动型锌的神经生理学和神经病理学意义尚不清晰。由于Zn本身不具有典型的光谱特征，因此，探究Zn2+在大脑内的分布、迁移和功能，就需要发展具有高选择性、时空可分辨的荧光成像工具[20]。

Li等[21]设计并合成了一种基于分子内电荷转移的双光子比率荧光探针（探针1），并将其用于活细胞、海马组织和斑马鱼内Zn2+的成像分析。 探针1可快速、高选择性识别Zn2+，并且具有高的双光子吸收截面和量子产率。探针1的初始发射峰在465 nm处，随着Zn2+浓度的增加而下降，初始发射峰的荧光强度逐渐降低，同时在550 nm处生成一个新的发射峰，且荧光强度逐渐增强，这使得探针1对Zn2+的比率检测具有较高的准确度。而且探针1可进行荧光寿命成像，并准确地反映Zn2+在单细胞水平上的分布。由于探针1拥有双光子荧光深层组织穿透的显著优势，成功地对小鼠大脑组织切片和斑马鱼中Zn2+进行了深度成像，并揭示出AD小鼠海马组织中Zn2+水平高于正常小鼠。该探针具有快速响应，高选择性，优异的双光子性质等优点，为探究Zn2+在活体中的分布和功能提供了有力的成像工具，对阐明Zn2+在脑内相关生理和病理过程发挥的作用具有重要意义（图 1）。

为研究神经元溶酶体内Zn2+的功能，Zhu等[22]报道了一种靶向溶酶体、比率检测Zn2+的探针（探针2）。探针2以BODIPY染料为母体，以二甲基吡啶胺（DPA）为Zn2+识别基团，以吗啉基团为溶酶体的靶向基团。根据软硬酸碱理论，BODIPY荧光团上的间位给电子基团使该探针更倾向于与Zn2+络合，而不是与Cd2+络合，大大提高了探针的选择性。与Zn2+结合后，探针2在578 nm处的荧光强度明显增强，578/680 nm处荧光强度的比值也发生变化。细胞共聚焦成像实验表明，探针2可定位到神经干细胞（NSCs）、MCF 7细胞和Hela细胞的溶酶体中，并可实现NSCs内外源性Zn2+的检测。此外，通过双发射比率成像，探针2还成功地用于检测H2O2刺激下NSCs中溶酶体内Zn2+的释放。因此，基于高选择性、细胞器靶向、双发射比率成像的优势，探针2可作为一种潜在的工具洞察大脑中Zn2+在多种神经系统疾病发病机制中发挥的作用（图 1）。

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