Достижения в разработке ратиометрических флуоресцентных зондов для количественной визуализации эндогенного сероводорода

Сероводород (H₂S) — важная эндогенная газообразная сигнальная молекула, участвующая в различных физиологических и патологических процессах, включая регуляцию сосудистой функции, нейронную передачу, воспаление и поддержание окислительно-восстановительного гомеостаза клеток. Кратковременный характер существования и высокая реакционная способность эндогенного H₂S требуют разработки высокочувствительных и селективных аналитических методов, позволяющих выявлять его в реальном времени в живых системах. Среди различных подходов к обнаружению H₂S особое внимание привлекают ратиометрические флуоресцентные зонды: их сигналы допускают внутреннюю калибровку, что уменьшает влияние внешних факторов и позволяет количественно визуализировать H₂S в сложной биологической среде. Последние достижения в разработке зондов включают новые молекулярные каркасы, флуорофоры с адресной доставкой в органеллы, излучатели ближнего инфракрасного диапазона и сенсорные механизмы, основанные на химических реакциях; это значительно повышает чувствительность, селективность и пространственно-временное разрешение. В основе работы зондов лежат различные фот физические механизмы, включая внутримолекулярный перенос заряда (ICT), резонансный перенос энергии флуоресценции (FRET), внутримолекулярный перенос протона в возбужденном состоянии (ESIPT) и фотоиндуцированный перенос электрона (PET). Кроме того, зонды на основе наноматериалов и платформы с обратимым сенсорным откликом расширили возможности количественного определения и длительного мониторинга динамики эндогенного H₂S. Недавние исследования продемонстрировали успешное применение таких зондов в клеточных системах, у рыбок данио-рерио и в моделях заболеваний у млекопитающих, в частности при окислительном стрессе и остром повреждении печени. В этом обзоре обобщены последние достижения в области ратиометрических флуоресцентных зондов для количественной визуализации эндогенного H₂S с акцентом на стратегии молекулярного дизайна, механизмы сенсорного отклика, биологическое применение и новые технологические тенденции. Также обсуждаются актуальные проблемы и перспективные направления исследований, которые помогут разработать зонды нового поколения для визуализации H₂S в биомедицинских и трансляционных исследованиях.