厦门大学化学生物系朱志教授在活细胞线粒体ROS原位动态监测方面取得新进展，相关成果以“Direct and Simultaneous Identification of Multiple Mitochondrial Reactive Oxygen Species in Living Cells Using a SERS Borrowing Strategy”为题近日发表于Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.202203511）。
活性氧物种（ROS）是一类具有强反应活性的含氧物质（包括•O2–、H2O2、•OH和1O2等）。细胞线粒体中ROS的过度产生或紊乱会破坏细胞氧化还原平衡，引起细胞氧化应激，影响正常的生理过程，甚至导致多种疾病。为了深入理解多种ROS在生物学过程中扮演的角色和发挥的作用，需要发展能够同时检测并准确区分多种ROS的方法。但是，目前活细胞水平检测ROS的方法，包括荧光法、电化学法和拉曼光谱法等，都难以满足上述要求。因此，发展能够同时检测和区分活细胞中多种不同ROS并原位监测ROS动态变化的方法是一项重大的挑战，也是亟待解决的重要问题。
针对这一难题，本研究提出了一种基于SERS借力策略的Au@Pt核壳结构纳米探针。壳层金属Pt能够吸附多种ROS，并借助具有极高SERS活性的内核Au纳米粒子的电磁场长程效应，提升壳层金属SERS的增强性能。Au@Pt纳米探针可以直接获取多种不同ROS的拉曼指纹图谱，实现多种不同ROS的同时检测和准确区分。通过提取线粒体，验证Au@Pt纳米探针通过不同ROS（即•OOH，H2O2, •OH）的拉曼指纹图谱，检测线粒体呼吸产生的ROS的能力。由于这三种ROS中都含有H元素，因此在重水替代实验中，这些ROS的拉曼振动峰都向低波数发生了移动。密度泛函理论计算也进一步证实了Au@Pt纳米探针同时检测和区分不同ROS的能力。当Au@Pt表面修饰TPP分子后，Au@Pt-TPP纳米探针能够靶向细胞线粒体，并且原位监测受到不同药物刺激下单个活细胞内线粒体中不同ROS的动态变化。
该院博士后林世超和2019级博士生泽花姐为论文共同第一作者，李剑锋教授对材料的合成和表征给予了重要的支持和帮助。研究工作得到了国家重点研发计划（2021YFA0909400）、国家自然科学基金（21974113、21775128、21735004）、厦门大学校长基金（20720210001）和博士后科学基金（2021M691869）等项目的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202203511