51风流

天然产物因其能够减轻病理损伤并为研究草药活性成分提供理论基础而受到广泛关注。然而，筛选具有所需治疗效果的化合物通常需要大量的人力和时间投入。因此，建立可靠的筛选方法对于加速发现具有生物活性的天然产物化合物至关重要。利用荧光成像技术筛选天然产物中的潜在候选药物已成为一种极具前景的研究策略。

2026年6月24日，51风流 陈娟/周进团队在J Med Chem（IF=7.3）发表了题为“High-Throughput Screening of Natural Products Alleviating Acute Liver Injury Using a Polarity-Responsive NIR Ratiometric Fluorescent Probe”的文章，设计并合成了一种新型近红外比率荧光探针BDP-JL，能够高灵敏、特异性地监测急性肝损伤过程中脂滴极性的动态变化，利用该探针作者成功用于从天然产物芫花中高通量筛选出具有抗炎活性的化合物，为急性肝损伤的早期诊断和药物发现提供了新工具。

主要内容

作者合理设计了BDP-JL，一种新型近红外比率荧光探针，其具有D-π-A结构，用于高灵敏度极性检测。该探针具有优异的囊泡靶向能力，能够在ALI进展过程中精确追踪脂滴内的极性动态。凭借出色的光稳定性、低细胞毒性以及能有效消除背景干扰的比率信号输出，BDP-JL能够在活细胞、斑马鱼和小鼠中实现极性变化的精确实时成像。此外，我们成功将其用作一个光学平台来筛选抗炎天然产物。这项工作为动态极性监测、ALI早期诊断和高通量药物发现提供了一种强大的非侵入性工具。

Graphical abstract

1、BDP-JL的合成与表征

通过亲核反应合成了具有D-π-A结构的近红外比率荧光探针BDP-JL，其中BODIPY单元作为电子受体，硫代茴香醚单元作为电子供体，双键作为π桥。该探针的结构经¹H NMR、¹³C NMR和HRMS确证，HPLC检测显示其纯度大于95%。BDP-JL在不同极性溶剂中的吸收和荧光光谱均表现出显著的极性响应：随着极性降低，吸收和发射峰明显蓝移，荧光强度大幅增强。DFT/TDDFT理论计算表明，该探针在激发态具有明显的分子内电荷转移特征，这与其极性敏感性的设计机制完全吻合。此外，该探针对极性表现出优异的选择性和高灵敏度，同时具有良好的pH稳定性和光稳定性，且粘度对荧光信号的干扰基本可以忽略。

图1 (A) BDP-JL 极性响应机制的设计。(B) 通过 Gaussian 16 程序，在 B3LYP/6-311G(d,p) 基组水平上利用DFT和TDDFT 计算得到的 BDP-JL 的 HOMO 和 LUMO。(a) 基态；(b) 激发态。(C) BDP-JL（10 μM）在不同溶剂中的荧光光谱（溶剂极性从甲苯到 DMSO 逐渐增加）。(D) BDP-JL（10 μM）在不同极性溶剂中的吸收光谱。(E) BDP-JL 在 1,4-二氧六环/水体系中的荧光光谱（1,4-二氧六环含量为 0–99%，随着 1,4-二氧六环比例增加，极性逐渐降低）。(F) BDP-JL（10 μM）荧光强度与 Lippert-Mataga 极性参数Δf 在 0.086（99% 1,4-二氧六环）至 0.316（10% 1,4-二氧六环）范围内的线性关系。(G) BDP-JL 在不同水/1,4-二氧六环混合溶剂（1,4-二氧六环从 0 到 99%）中的照片：(a) 日光下；(b) 365 nm 激发光下。λex = 560 nm。

2、细胞的脂滴成像和细胞极性变化的检测

BDP-JL具有低细胞毒性，能够特异性靶向活细胞（HepG2和HeLa）中的脂滴，与商业脂滴染料的共定位系数高达0.85，而与其他细胞器的共定位较差。该探针无需洗涤即可实现低背景的高信噪比成像，且光稳定性优于或等同于商业染料，非常适合脂滴的长时程动态观察。在油酸（OA）刺激诱导脂滴增大的模型中，BDP-JL的荧光强度随着OA浓度的增加而显著增强，表明脂滴内极性降低。该结果在HepG2和HeLa两种细胞系中均得到验证，证明探针能够灵敏地响应细胞内极性变化。

图2 (A) 用 BDP-JL 和 BODIPY 493/503 双染色的 HepG2 细胞的荧光共定位成像。(a) BODIPY 493/503（2 μM，30 min）的绿色通道。(b) BDP-JL（10 μM，30 min）的红色通道。(c) (a, b) 的合并图。(d) 明场通道。(e) (c, d) 的合并图。(f) ROI（合并图 c 中的黄线）内的强度分布曲线。(B) 用 BDP-JL（10 μM，30 min）和 BODIPY 493/503（2 μM，30 min）标记的 HepG2 细胞经不同次数 PBS 洗涤后的成像。(C) 通过比较球形脂滴与细胞质的发光强度得到的 (B) 中的信噪比。红色通道：λex = 561 nm，收集 600–750 nm。绿色通道：λex = 496 nm，收集 500–570 nm。标尺：50 μm。

3、天然产物抗炎活性化合物的高通量筛选

利用LPS诱导HepG2细胞建立炎症模型，并结合BDP-JL构建了抗炎药物筛选平台。在测试的七种从芫花（Daphne genkwa）中分离的活性成分中，只有化合物7（YH-7）能够显著恢复炎症细胞中红色通道的荧光强度，而其余六种化合物均无明显效果，表明YH-7具有显著的抗炎活性。

图3 (A) 抗炎药物筛选平台的构建。(B) 绿色通道和 (C) 红色通道荧光图像：HepG2 细胞经 LPS（1 μg/mL，12 h）暴露及抗炎候选物（10 μM，6 h）处理，随后与 BDP-JL（10 μM，30 min）共孵育。(D) 绿色和红色通道荧光强度的定量分析。(b) 和 (c) 显示经不同天然产物处理后细胞的荧光强度热图：对照组、LPS 组及药物处理组：(1) YH-1；(2) YH-2；(3) YH-3；(4) YH-4；(5) YH-5；(6) YH-6；(7) YH-7。绿色通道：λex = 561 nm，λem = 590–650 nm；红色通道：λex = 561 nm，λem = 690–750 nm。标尺：50 μm。数据为均值± SD，n = 3。

4、斑马鱼的活体成像

在LPS诱导的斑马鱼炎症模型中，BDP-JL能够有效检测到体内极性的变化，炎症组荧光强度较对照组显著增强。YH-7处理组的斑马鱼荧光强度明显下降，与细胞实验结果一致，进一步证实了YH-7的体内抗炎效果。

图4 (A) 斑马鱼实验方案示意图。(B) 斑马鱼荧光图像：(I) 对照组，BDP-JL（10 μM，30 min）；(II) LPS（1 mg/mL）处理 12 h 后加 BDP-JL（10 μM，30 min）；(III) LPS（1 mg/mL）+ YH-7（2 mg/mL）处理 12 h 后加 BDP-JL（10 μM，30 min）。(C) 斑马鱼的荧光强度。红色通道：λex = 561 nm，λem = 590–650 nm。标尺：200 μm。数据为均值± SD，n = 3。

5、BDP-JL对肝脏炎症的活体成像

BDP-JL经静脉注射后能够高效富集于小鼠肝脏，且在体内毒性极低，各主要器官组织学形态正常。在CCl₄诱导的急性肝损伤小鼠模型中，炎症组肝脏荧光强度显著升高，而YH-7治疗组荧光明显减弱，同时H&E染色显示肝脏组织损伤得到有效缓解，表明BDP-JL能够通过检测极性变化准确反映急性肝损伤的严重程度。

图5 (A) 动物实验方案示意图。(B) 小鼠注射后的荧光图像：(a) 对照组，BDP-JL（100 μL，50 μM）；(b) CCl₄（10 mL/kg）处理 12 h 后加 BDP-JL（100 μL，50 μM）；(c) CCl₄（10 mL/kg，24 h）+ YH-7（20 mg/kg，14 d）处理后加 BDP-JL（100 μL，50 μM）。(C) 小鼠的平均荧光强度（n = 3）。(D) 小鼠各器官的荧光图像。(E) 肝脏的荧光强度。(F) 对照组、CCl₄组和 CCl₄ + YH-7 组肝脏组织的 H&E 染色。标尺：200 μm，λex = 560 nm，λem = 600 nm。

总结

作者设计了一种新型近红外比率荧光探针BDP-JL，该探针结合了优异的极性敏感性、光稳定性、低细胞毒性和囊泡靶向能力，能够在包括细胞、斑马鱼和小鼠在内的多种生物系统中实现极性检测和囊泡成像。该探针不仅为ALI病理过程中极性变化的动态监测提供了一种新工具，并有望阐明ALI中极性调控的分子机制，而且还作为天然产物中抗炎活性化合物的高效筛选平台。它将为ALI治疗的天然产物发现提供关键技术支撑，同时为其他炎症性疾病的极性检测和药物筛选提供新的思路和方法。

文献链接

//pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.6c01343