细胞内部具有复杂的非均相微环境。细胞质内有各种细胞器和大量的蛋白质、核酸、糖类等生物大分子,使细胞质内的环境变得非常“拥挤”。细胞内的这种拥挤影响可能对细胞内溶解质的扩散造成阻碍,进一步影响细胞内蛋白质的折叠、酶催化、细胞内的信号传导、细胞内物质的转运以及分子和细胞器的定位等功能,同时也造成细胞内的不同区域具有不同的微粘度。因此,用荧光探针研究微粘度变化有助于更深刻地理解细胞内的各种生理活动和功能。线粒体和脂滴是细胞内的两种细胞器,它们在细胞中有重要的功能。线粒体是半自主的胞质细胞器,它们以三磷酸腺苷三磷酸的形式产生能量。同时,它们也参与了大量的细胞活动,包括信号转导、细胞分化、细胞衰老和凋亡等。线粒体基质含有高密度的酶和其他蛋白质,它们的扩散速率受到嵴的严重阻碍,使它成为细胞内最“拥挤”的地方。线粒体功能的紊乱会导致线粒体基质组分的变化,从而引起线粒体粘度的变化。脂滴是所有生物体内储存脂肪的细胞器。与细胞膜和细胞内的其它细胞器的双层膜结构不同,脂滴是由单分子层分子球状细胞器,它们由磷脂单分子层包裹三酰基甘油和固醇等中性脂肪构成的核心组成,其表面附着了许多蛋白质。脂滴是细胞的细胞质中的水包油乳液的分散相,在脂滴里储存了甘油三酯、甾醇酯和视黄基酯等中性脂肪,因此脂滴内的粘度与细胞质基质里的粘度不同。线粒体或脂滴内粘度的变化会影响它们在细胞内各种生物过程中的功能。因此,利用荧光探针来检测细胞内线粒体或脂滴的粘度变化可以提供细胞内部动态变化的更多信息,对于研究细胞生物学具有重要的意义。本文合成了三个检测细胞内线粒体或脂滴内粘度变化的荧光探针RV-1,NV-1和NV-2。其中RV-1是经典罗丹明染料的类似物。与经典的罗丹明染料相比,RV-1具有较长的吸收和发射波长及较大的Stokes位移。RV-1的发射波长能达到655 nm,Stokes位移达到82 nm;探针RV-1成功地用于检测细胞内线粒体中的粘度变化,同时能够用于检测斑马鱼和小鼠体内的粘度变化。NV-1是一种部花菁染料,具有较长的吸收(在甲醇中644 nm,在甘油中680 nm)和近红外的发射波长(在甲醇中706 nm,在甘油中719 nm)。探针NV-1能够选择性地定位到细胞质的脂滴里,检测脂滴内的粘度变化。探针NV-1也用于检测细胞内,斑马鱼和小鼠体内的粘度变化。NV-2是一种半菁染料,具有大的Stokes位移(在甲醇中172 nm,在甘油中141nm)和近红外的荧光发射(在甲醇中763 nm,在甘油中744nm)。探针NV-2可以定位到线粒体上,能够检测线粒体中的粘度变化。同样的,探针NV-2也被成功地用于检测细胞内线粒体上,斑马鱼和小鼠体内的粘度变化。