激發態分子內質子轉移（ESIPT）作為熒光分子核心傳感機制，被廣泛應用于熒光探針、生物成像、分子邏輯器件及光電材料等領域。傳統ESIPT熒光團（如HBO、HBT等）因必須依賴共軛體系內的分子內氫鍵，長期面臨識別選擇性差、生物相容性差、設計局限三大技術瓶頸，而生物兼容性優異的經典熒光團（如萘酰亞胺、Acedan、NBD等）又無法具備ESIPT效應。
近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員徐兆超、副研究員喬慶龍團隊發現了一種新型“尾翼”介導的激發態分子內質子轉移機制（ta-ESIPT），在對水/非水環境轉變中表現出優異的ESIPT激活性能，并且在寬的極性范圍內均可實現雙熒光發射，被應用于活細胞內多種蛋白的比率識別、動態熒光成像與藥物篩選。
基于前期提出的“變形受體”概念，即通過環境刺激驅動酰胺與亞氨酸之間的動態結構互變，研究團隊在深入探究其分子作用機制時發現，“尾翼”結構能夠實現對激發態質子轉移過程的定向調控。團隊通過在熒光母核中引入脂肪胺“尾翼”結構，在激發態條件下，酰胺基團的質子能夠精準轉移至“尾翼”受體，進而形成穩定的ta-ESIPT雙發射態。該機制在弱極性至強極性的多種溶劑中均保持穩定，且能智能識別水相環境自發關閉，提升了探針對非水微環境變化的響應敏感性。
研究團隊利用ta-ESIPT的普適性特點，基于六種經典電荷轉移型熒光團開發出系列靶向碳酸酐酶、親和素、SNAP-tag、HaloTag等蛋白的比率型探針。實驗證實，探針結合靶蛋白后觸發顯著熒光紅移，實現活細胞內上述蛋白的動態比率成像與藥物篩選。相較于傳統ESIPT體系，ta-ESIPT平臺具有模塊化設計優勢：僅需對現有經典熒光團進行微小化學修飾即可實現ESIPT功能擴展，在保持優異生物相容性的同時，解決了環境敏感性與分子適應性難以兼得的矛盾。
該研究將ESIPT熒光團的設計自由度拓展至非共軛依賴體系，建立了“即改即用”的探針開發范式，同時也深化了對復雜生物體系中質子轉移機制的理解。通過實現納米尺度微環境的高分辨解析，ta-ESIPT技術有望推動蛋白質動態互作、藥物靶標篩選等領域的革新。
相關研究成果以Tail-Assisted Excited-State Intramolecular Proton Transfer (ta-ESIPT) Fluorophores: A Universal Ratiometric Platform for Hydration-Sensitive Biomolecular Imaging and Sensing為題，發表在《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院穩定支持基礎研究領域青年團隊項目、大連化物所創新基金等的支持。
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研究揭示新型“尾翼”介導的激發態分子內質子轉移機制
