近日，江西科技师范大学有机功能分子江西省重点实验室蒲守智教授、刘刚教授团队，在《Analytica Chimica Acta》上发表了题为“AIE-based dual-ratiometric chemosensor for detection of sulfur dioxide derivatives and viscosity and its application in food samples and biological imaging”的研究成果。
二氧化硫（SO₂）是一种重要的气体信号分子，通过参与多种生理过程在维持生物体内氧化还原稳态中发挥关键作用。研究表明，SO₂不仅能有效调控氧化应激反应，还可通过改善线粒体结构形态维持细胞功能。值得注意的是，线粒体微环境粘度的异常变化已被证实与多种病理状态的发生发展密切相关。因此，开发可同步检测SO₂衍生物浓度与细胞粘度动态变化的分析方法，对于深入解析相关疾病的分子机制具有重要科研价值。
图1 TPE-1和TPE-2的设计原理
本研究基于四苯基乙烯（TPE）聚集诱导发光（AIE）特性，构建了两种线粒体靶向型双比率探针TPE-1/TPE-2，分别用于检测二氧化硫（SO₂）和粘度变化。该体系以四苯基乙烯（TPE）作为AIE荧光团，苯并吲哚基团作为线粒体靶向单元。利用HSO3-的亲核特性特异性断裂苯并吲哚与噻吩环之间的α,β-不饱和双键，导致分子内电荷转移（ICT）效应被阻断，实现探针荧光信号的改变。通过核磁共振氢谱（1H NMR）、电喷雾电离质谱（ESI-MS）及密度泛函理论（DFT）计算验证了该响应机制。研究结果表明，传感器TPE-2对SO₂的检测展现出显著优势：（1）优异的选择性与抗干扰能力，检测限低至纳摩尔级；（2）高达180nm的斯托克斯位移，有效规避自吸收干扰；（3）通过TICT效应（扭曲分子内电荷转移）实现粘度响应，当α,β-不饱和双键的旋转受限时，体系荧光信号显著增强。此外，该探针成功实现线粒体的精准靶向，通过HeLa细胞及斑马鱼模型验证了其在检测外源性SO₂和内源性粘度动态监测中的应用潜力。
论文第一作者为江西科技师范大学化学化工学院2022级硕士研究生唐娜，青年教师丁海昌博士、刘刚教授和蒲守智教授为论文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（22263005）、江西省自然科学基金（20224ACB203006，20242BAB25143，20242BAB26040）及有机功能分子江西省重点实验室（2024SSY05141）的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.aca.2025.343949
