Fluolab【JACS】5大亮点揭秘！N-Oxide探针1小时标记活性血红素，实现3D可视化
研究背景与挑战
活性血红素在细胞信号、氧化应激和神经退行性疾病中扮演关键角色，但其“瞬时游离”状态难以直接观测。传统HPLC与HRP分析只能处理裂解样本，无法提供活细胞或组织内真实的时空分布信息。为了解开血红素动态变化的奥秘，亟需一种既能在活体中实时反应，又能在固定后保留信号的化学探针。 
N-Oxide驱动标记策略
研究团队提出三级胺N-氧化物（N-oxide）介导的“遇血红素即激活”机制。当探针遇到血红素时，N-oxide将氧原子转移至铁卟啉中心，形成高价铁-氧化物中间体。与此同时，探针自身被还原成活泼的芳香胺，再经氧化生成亲电醌中间体，与周围蛋白质发生共价键合，实现“化学固化”标记。
探针设计与合成
研究者合成了三款候选N-oxide分子：
- m-OH-Nox
- o-NEt₂-Nox
- m-NEt₂-Nox
通过体外BSA标记筛选，m-NEt₂-Nox在1小时内即显著产生荧光条带，并对Fe²⁺/Fe³⁺展现高选择性，对其他金属离子几乎无响应，因而被确定为最优探针。
生化验证与细胞成像
m-NEt₂-Nox可快速穿膜进入活细胞，在内源血红素的促进下特异标记蛋白质，荧光信号经洗涤和固定后仍高度稳定。实验中成功实现了细胞内血红素分布的实时荧光成像，避免了基因探针对内源血红素的耗竭效应，为研究血红素信号通路提供了全新工具。
小鼠脑组织3D可视化
将m-NEt₂-Nox注入小鼠体内，20分钟后即可在活体大脑皮层中捕获特异荧光。经4%多聚甲醛灌注固定，结合光片显微与3D重建技术，首次在毫米级脑组织中实现了活性血红素的立体可视化。该方法兼容蛋白质组学和单细胞RNA测序，能够同时开展多组学分析。
应用前景
N-Oxide驱动的血红素活化标记策略具备高选择性、高时空分辨率和固定后信号持久性等优势。未来可推广到活体血红素动力学监测、药物筛选和病理模型研究，为揭示血红素在健康与疾病中的作用打开新视野。