荧光探针信号的选择性激活是一种探究生物过程的有效方法。该类探针通常是基于荧光共振能量转移(FRET)等相关机理的多生色团系统。另一种方法则是利用荧光探针的生色团自身发生化学转化从而引起信号变化。基于香豆素、罗丹明和花菁骨架的衍生物是几种重要且常见的荧光探针，如吲哚菁绿(ICG)和IR-800CW等七甲川花菁已广泛应用于医疗诊断。

近期，美国国家癌症研究所的Martin J. Schnermann博士在《J. Am. Chem. Soc.》 期刊上发表了题为“Norcyanine-Carbamates Are Versatile Near-Infrared Fluorogenic Probes”的研究论文。文中，作者开发了响应型花菁氨基甲酸酯探针，该探针是基于七甲川花菁与氨基甲酸苄酯反应生成的。其中，谷氨酸取代的CyBam-γ-Glu以高选择性被卵巢癌标志物γ-谷氨酰转肽酶(GGT)激活。这一类新型的多功能NIR荧光探针，具有在体内应用的巨大潜力。

图1. (a) 常用的NIR响应型荧光探针设计。i) 基于荧光共振能量转移的供受体对，ii) 自猝灭。 (b) 本文开发的基于磺化七甲川花菁与氨基甲酸苄酯反应形成稳定的CyBam探针。

方案1：NorCy7和4-硝基苯基碳酸酯在NaH和DMF中生成相应的花菁氨基甲酸酯CyBam-N₃。

图2：(a) CyBam-N₃的荧光开启有两步：(i) 氨基甲酸酯基团的裂解；(ii) 吲哚质子化。 (b) CyBam-N_3、NorCy7和CYPam7-[H ⁺ ]的吸收光谱。 (c) pH=7.4的PBS中NorCy7-[H⁺]以及pH=5.2的 PBS中CyBam-N₃和NorCy7的图像。 (d) PPh₃存在时，60分钟内完成了向NorCy7-[H⁺]的完全转化。 (e) CyBam-N₃转化为NorCy7-[H⁺]时荧光信号增强了170倍。

图3：(a) CyBam-γ-Glu和CyBam-NC的结构。(b) 随着与CyBam-γ-Glu (20μM)孵育的γ-谷氨酰转肽酶(GGT)浓度的升高(0-400 U/L)，荧光强度逐渐增加。 (c) 37°C时，CyBam-γ-Glu分别与GGT (100 U/L)，亮氨酸氨基肽酶(LAP，800 U/L)和猪肝酯酶(PLE，800 U/L) 在pH=7.4的PBS孵育中30分钟，再将溶液pH调整至5.2后放置30分钟。组织蛋白酶B (CatB，2.5μg)在37°C、pH=5.2的醋酸盐缓冲液中使用。结果表明，CyBam-γ-Glu被GGT特异性激活。(d) CyBam-γ-Glu (20μM)和CyBam-NC (20μM) 在SHIN-3细胞中共聚焦成像。探针和Hoechst的荧光信号分别为红色和蓝色。用CyBam-γ-Glu处理的细胞中观察到明显的荧光信号。 (e) SHIN-3细胞中加入GGT抑制剂(DON，GGsTop)的流式结果。加入CyBam-NC或GGT抑制剂的细胞中观察到较弱的荧光信号。 (f) 向SHIN-3-ZsGreen转移性肿瘤模型中注射CyBam-γ-Glu (30 nmol)，1、3和6小时后对原发性肿瘤和局部转移瘤进行成像。CyBam-γ-Glu和ZsGreen信号之间的共定位表明该探针被肿瘤细胞选择性激活。