卢华教授Chem. Soc. Rev.：线粒体靶向BODIPY的设计与功能应用

近日，我院卢华教授/王思斯博士联合南京大学郭子建院士在Chem. Soc. Rev. (IF= 46.2)发表题为“Mitochondria-targeted BODIPY dyes for small molecule recognition, bio-imaging and photodynamic therapy”的专题综述。该综述以课题组近年来在氟硼染料的构建及功能应用研究为基础，以线粒体靶向BODIPY为对象，系统总结了线粒体靶向BODIPY在分子识别、生物成像和光动力治疗方面取得的最新进展，阐述了其设计原理、光谱特性、细胞毒性及功能化机制。

线粒体，作为细胞内至关重要的细胞器，在细胞能量代谢、细胞凋亡、氧化应激、钙稳态等多种生物学过程中发挥着关键作用。线粒体功能障碍与心血管疾病、神经退行性疾病、癌症等多种疾病密切相关。因此，深入研究线粒体的功能，开发高效、安全的线粒体靶向检测和治疗工具已成为当代生命科学领域的研究热点。氟硼吡咯类（BODIPY）染料凭借其优异的光学特性，如摩尔消光系数高、荧光量子产率高、光稳定性好、结构易于修饰、不易受环境溶液pH影响等优点，被广泛应用于线粒体相关的生物学研究。然而，传统形式的BODIPY染料缺乏特异性的细胞器靶向能力，它们在细胞内的定位主要受其亲脂性的支配，导致细胞间室内相对非特异性的分布。为了克服这一挑战，研究人员通过在BODIPY结构框架中引入离域亲脂性阳离子（如三苯基磷酸阳离子、罗丹明、阳离子多肽）或设计特定的电正性密度区域（d⁺特征），开发出了一系列线粒体靶向BODIPY染料。这些染料进入细胞后可以通过与带负电的线粒体膜电位发生静电相互作用，从而精准地富集于线粒体，实现线粒体靶向分子识别、成像与光动力治疗。

该论文全面总结了线粒体靶向BODIPY染料在小分子识别、生物成像和光动力治疗方面取得的最新进展，重点讨论了其设计原理、光谱特性、细胞毒性及功能化机制，充分展示了其在线粒体成像和靶向治疗中的应用潜力。通过深入分析BODIPY染料的线粒体靶向机制及其相关生物学事件，厘清关键结构特征，为开发新一代高特异性的线粒体工具提供理论基础和结构指南。此外，该论文对染料的应用进行了细致分类，涵盖线粒体标记、生物活性化合物的识别和生物成像（如活性氧物种、活性氮物种、活性硫物种和离子等）、微环境检测（如粘度和温度等）以及光动力治疗，并提出了线粒体靶向BODIPY染料当前研究的困境和未来挑战。

该综述为推动线粒体相关传感和光诊疗的进一步研究发展提供重要见解。王思斯博士后为文章的第一作者，我院卢华教授和南京大学郭子建院士为共同通讯作者，杭州师范大学为第一单位。

文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/cs/d3cs00456b