产品名称
偶氮还原酶荧光探针
产品CAS
NA
参考文献
Substituent-Driven Electronic Modulation of Azo Bond: Enabling the Design of Ultrafast and Exceptionally Sensitive Fluorescent Probe for Hypoxia, Analytical Chemistry 98 (4): 1636–1646. DOI: 10.1021/acs.analchem.5c06307
产品介绍
偶氮还原酶是体内能够把偶氮键还原并切断的一类酶，参与肝脏代谢、肠道微生物活动和细胞的氧化还原平衡。正常时，它帮助处理一些含偶氮结构的物质。当组织供氧下降、细胞代谢加快，或病变部位的还原环境增强时，它的活性常常明显升高。很多疾病并不是一开始就出现清楚的形态变化，而是先在微环境中发生酶活性和化学状态的改变。及时看到偶氮还原酶在哪里增多、在哪里变得活跃，就有机会更早发现异常组织，判断病变是否正在进展，也为选择处理时机提供参考。因此，它既是体内代谢中的功能酶，也是疾病检测中很有价值的指示信号。要实现这种检测，探针需要在血液和组织中保持稳定，遇到目标酶才给出清楚信号，并尽量不受组织自身荧光和其他还原物质干扰。
DCM是一种电子给体与电子受体相连的荧光染料，光照后分子内部发生电荷转移，从而发出偏红、波长较长的光。它吸收的光和发出的光分得比较开，检测时不容易互相干扰，发光也较稳定，背景相对较低，适合在细胞和活体中观察。设计时，通常把偶氮键作为识别位点接到DCM骨架上。反应前，偶氮键会压制染料原有的电荷转移，或使能量耗散，探针因此几乎不发光或只发出很弱的光。偶氮还原酶切断偶氮键后，染料的共轭结构和电子转移能力恢复，荧光明显增强。这种由弱到强的响应使变化直观，也提高了灵敏度。
乏氧肿瘤病灶观察
肿瘤生长加快时，内部常常供氧不足，还原能力增强，偶氮还原酶活性也会升高。探针在氧供相对正常的组织中保持较暗，在还原环境明显的病灶中被激活并发出荧光，从而把异常区域的位置、范围和活跃程度显示出来。这些信息有助于更早发现隐患，区分仍在活跃的区域和相对静止的区域，也有助于在切除或局部处理时判断边界。由于DCM发光波长较长，信号对比度较好，较深部位的低氧区域也更容易被看到。持续观察荧光强弱和分布的变化，还能反映病灶微环境是在加重还是缓解，为诊断和随访提供动态依据。
感染部位定位
部分微生物能够表达偶氮还原酶，肠道微生物群落的变化也会改变局部还原环境。探针被激活后，荧光会集中出现在微生物代谢旺盛或感染正在发展的区域，把看不见的酶活性变成可见图像。这样就能了解异常发生在哪里，范围有多大，活跃程度如何。与只看红肿、发热等外表表现相比，酶激活产生的荧光更能反映局部生化环境的真实状态，为早期识别、病灶定位和治疗时机选择提供参考。
诊疗一体化
偶氮还原酶活跃的地方，往往就是需要重点处理的病变微环境。荧光可以先表明病灶位置和酶活性高低，再引导给药、光照治疗或局部操作更加对准目标区域，减少对周围正常组织的影响。在进一步设计中，还可以让同一次酶切既恢复发光，又触发治疗作用，使治疗主要发生在酶活性高的部位。治疗开始后，荧光强度下降或分布范围缩小，可以提示目标区域的还原环境和酶活性正在降低。这样，疗效评估不必只等待后期的形态改变，而能更早感知微环境是否好转。
基于DCM的偶氮还原酶荧光探针，是用一个清楚的化学开关读取体内一种重要酶的活性。偶氮还原酶联系着代谢、低氧和微生物活动，它的变化常常早于肉眼可见的病变。DCM则提供波长较长、对比度较好、适合生物成像的光信号。两者结合后，探针在遇到目标酶之前保持安静，遇到目标酶之后明显变亮，因此背景低，灵敏度高，结果容易判读。
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