羰基应激（Carbonyl Stress）与多种脑部疾病的发生发展密切相关。丙二醛（MDA）作为羰基应激中的高丰度RCS，甲醛（FA）作为羰基应激中的高毒性RCS，都广泛参与蛋白损伤或者交联，在羰基应激中发挥着关键的作用。因此，在脑部疾病中探究这两种羰基应激的关键活性羰基物种——FA和MDA的协调变化及其关联性，对揭示脑部疾病的病理学机制至关重要。然而，目前还没有一种能够同时可视化脑部MDA与FA水平变化的方法。究其原因是因为在脑部同时、分别检测FA和MDA面临三个挑战：(1) FA和MDA反应性能相似，难以区分；(2) 同时成像最好能实现同一激发下，发射光谱可区分；(3) 成像材料需要穿越血脑屏障。

为解决以上问题，我们采用了以下策略设计合成了一个用于同时、分别检测MDA和FA的双光子有机小分子荧光探针-TFCH（Scheme 1）：(1) TFCH利用肼基作为识别基团，肼基与MDA反应生成吡唑基团，与FA反应形成腙，实现了MDA与FA的区分；(2) 在单光子365 nm或双光子800 nm激发下，TFCH与MDA反应后，在440 nm处发出蓝色荧光；与FA反应后在510 nm处发出绿色荧光，在同一激发下，利用TFCH与FA和MDA反应后的发射光谱可区分，实现了对FA和MDA的同时、分别检测；(3) 同时，在探针结构中引入脂溶性三氟甲基基团（-CF₃）有助于穿越血脑屏障（BBB），从而实现对脑部MDA与FA的同时、分别成像。利用TFCH，我们直观地发现了细胞及活体内过量产生的MDA会介导FA含量的上调，同时FA也会介导MDA含量的上调。值得注意的是，我们首次在抑郁表型活体小鼠的大脑中观察到MDA与FA含量的协同上升。总之，这一工作为揭示抑郁症过程中羰基应激参与的分子机制提供了新材料，这也为羰基应激相关脑部疾病中MDA与FA的水平监测以及开发药效评价新手段提供了新策略。

全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.2c02805