受精及胚胎发育是生命活动的起始，在此过程中，由受精卵分化出胚胎干细胞，并逐渐发育成高度有序的组织结构进而形成器官。H₂S_n作为活性硫分子（RSS）大家族中的一员，具有抗氧化、细胞保护及氧化还原信号传导等功能。受精卵及胚胎发育过程中H₂S_n浓度的高低及波动情况，将直接影响的组织结构和器官的形成。但胚胎发育过程中，因氧化磷酸化的能量转化过程中，所产生大量的活性氧分子（ROS），导致胚胎发育过程中H₂S_n含量比活细胞中的含量相对较低且波动较大。因此，目前尚未见到有关H₂S_n在胚胎发育阶段浓度变化情况的报道。

近日，长沙理工大学周怡波博士与湖南师范大学杨荣华教授等合作，以H₂S_n响应型聚合物胶束为载体，负载大量胞浆蛋白结合增强型染料构建纳米信标。纳米信标进入胚胎细胞内后，其受激活内源性H₂S_n释放胞浆蛋白结合增强型染料，染料与猝灭剂脱离后荧光信号恢复，实现第一次信号放大，且染料可与胞浆蛋白结合，进一步实现荧光信号大幅度增强，从而达到二次信号放大。聚合物纳米信标通过两次信号放大模式展现极高灵敏度，从而对胚胎发育过程中H₂S_n进行荧光成像。

作者以斑马鱼胚胎发育为模型，发现受精卵内H₂S_n浓度较低，随着发育的进行（2.5 hpf），胚胎中荧光强度逐渐增强，表明H₂S_n浓度升高。但原肠胚期（6 h）后，荧光强度开始降低，其中体节期荧光强度降低至50%，并逐渐达到平稳， H₂S_n在胚胎发育初期达到峰值，而后随着发育过程逐渐降低。与已有报道斑马鱼原肠胚期H₂O₂浓度最大而成熟体组织中浓度较低的结论相对比，证明了H₂S_n在抗氧化、保护正常生理发育等过程中发挥重要作用。

该工作以胚胎发育阶段活性小分子为研究目标，首次提出以胞浆蛋白为放大基质，构造基于聚合物的高灵敏纳米信标，揭示了内源性H₂S_n在胚胎发育阶段的浓度变化情况，为多重生理发育过程中H₂S_n的研究开辟新的路径，并为荧光探针的生化分析应用提供了新的发展方向。

论文信息：

A Polymeric Nanobeacon for Monitoring the Fluctuation of Hydrogen Polysulfides During Fertilization and Embryonic Development

Yibo Zhou, Zhengxuan Gu, Changhui Liu, Sheng Yang, Xiaofei Ma, Qiaoshu Chen, Yanli Lei, Ke Quan

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202114504