新型AIE探针检测β-Glucosidase活性

摘要：β-葡萄糖苷酶(β-Glu)是一种普遍存在的酶，在医疗诊断、食品生产、农业等方面具有多种作用。现有β-Glu检测方法操作复杂、运行时间长、背景噪声大。本文报道了一种用于测定β-Glu活性的红发射探针TBPG。该探针是通过将靶向葡萄糖苷的β-Glu偶联到聚集诱导发射(AIE)荧光团而合成的。在β-Glu存在下，TBPG被水解并呈现荧光开启过程。系统地优化了检测条件，包括时间、温度、pH值、缓冲液和探针浓度。荧光滴定法线性良好(R2 = 0.998)，线性动态范围宽(0 ~ 5.0 U/mL)，检出限低至0.6 U/L。在无β-Glu和添加β-Glu的情况下，通过添加不同的生物种类和离子来评价探针的检测特异性和离子干扰。接下来，我们展示了探针TBPG在共聚焦显微镜和流式细胞术中测定活细胞β-Glu活性的适用性。最后，将该方法应用于实际土壤样品。结果表明，该方法在土壤酶分析中具有较大的应用潜力。

该方法涉及到的检测机理如下所示：探针TBPG在β-Glu催化下水解成不溶于水的TBP分子，进一步地，TBP分子聚集产生强烈的荧光，实现了对于β-Glu的检测。

TBPG在水溶液中检测β-Glu具有良好的敏感性和特异性，因此作者尝试将TBPG作为荧光探针来检测活细胞中β-Glu的活性。作者选择A549细胞，用远红色荧光染色TO-PRO™-3来区分活细胞和死细胞。

结果显示两种不同染色液(红色为LipidSpot™610，绿色为TBPG)的图像重叠良好，说明TBPG水解产物与细胞内脂滴的结合能力较强。由于CBE对β-Glu的抑制作用，TBPG通道中只观察到微弱的荧光，进一步证明了β-Glu催化水解的传感机理。

土壤是β-Glu的另一个重要来源。土壤β-Glu活性是反映土壤质量的重要指标。因此，开发新型土壤β-Glu活性传感器具有重要意义。

用商业测定法和TBPG测定法对浓缩土壤样品进行测定，结果表明，基于MUB的β-Glu活性分别为0.020和0.031 U/mL。这表明所建立的荧光法在土壤酶分析中具有很大的应用潜力。

总结：

1、探针TBPG在水溶液中几乎无发射。加入β-Glu后，TBPG水解为TBP，在580 nm处荧光显著增强；

2、TBPG对β-Glu具有良好的特异性，重金属离子对β-Glu活性有明显的抑制作用，其他金属阳离子和所有阴离子的干扰可以忽略不计；

3、TBPG具有较低的细胞毒性，良好的细胞渗透性，由于消化产物具有亲脂性，最终定位于脂滴（LDs）；

4、TBPG在简单的水溶液和复杂的细胞和土壤环境中都能测定β-Glu活性。

参考文献：

Yao B, Zhao J, Ding S, et al. A novel red-emitting aggregation-induced emission probe for determination of β-glucosidase activity[J]. Biomaterials, 2023: 122046.