含巰基的生物小分子，如半胱氨酸（Cys）、同型半胱氨酸（Hcy）、谷胱甘肽（GSH），在維持生物體系氧化還原平衡方面發揮著重要作用。作為細胞內含量最多的含巰基生物小分子，GSH是體內重要的抗氧化劑，可以防衛機體免受自由基傷害，起到抗腫瘤、抗衰老等作用。然而，由于含巰基的生物小分子結構和反應活性的相似性，一般檢測GSH的熒光探針往往對Cys和Hcy也會產生相同或相似的響應。因此，發展高選擇性檢測GSH的熒光傳感器仍然存在巨大挑戰。
近期，中科院理化技術研究所超分子光化學研究組首次發展了一類在活體細胞中選擇性檢測GSH的反應型熒光傳感器，相關研究結果發表在《美國化學會志》(Journal of the American Chemical Society)上。
在題為BODIPY-Based Ratiometric Fluorescent Sensor for Highly Selective Detection of Glutathione over Cysteine and Homocysteine的文章中，研究組報道了一類基于單氯代BODIPY類衍生物的比率式熒光化學傳感器。不同于傳統的檢測機理，研究組利用了全新的“兩步反應”將GSH與Cys和Hcy區分開來。
首先，由于巰基的親核性，含巰基的氨基酸能迅速取代BODIPY的氯，生成巰基取代的BODIPY，使傳感器分子的熒光紅移30nm左右。其次，Cys和Hcy的氨基可進一步取代巰基生成氨基取代的BODIPY，相比于巰基取代的BODIPY其發光減弱并藍移，而GSH則不能發生氨基取代。利用巰基取代和氨基取代BODIPY在光物理性質上的顯著差異，研究組成功地在活體細胞中實現了對GSH的選擇性檢測。這種新穎的反應機理為探索巰基乃至類似官能團的化合物的選擇性檢測提供了新方法和新思路。
相關研究工作得到了國家自然科學基金委優秀青年科學基金、科技部“973”國家重點基礎研究發展計劃以及中科院“百人計劃”的資助。