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南开大学丁丹教授连发Angew、JACS:分子“扭一扭”,发光更优秀,疾病检测好帮手
2022年01月25日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

余辉发光成像技术和材料是近年来研究的热点。与广泛应用的荧光成像相比,余辉成像不需要实时的外部光激发,因此自身荧光可以忽略不计,灵敏度更高,成像深度更深。迄今为止,研究人员已开发出两类余辉剂: (1)含有稀土金属的无机余辉材料;(2)有机余辉材料,包括基于半导体聚合物和基于小分子(如Schaap’s dioxetane)的材料中国化工网okmart.com。尽管材料种类还在不断扩增,但能够选择性地对疾病生物标志物/微环境做出反应的无机和有机余辉材料仍然十分有限。特别是基于Schaap’s dioxetane的余辉剂,展现出了易于合成和修饰的特点,在水中能够发出明亮的余辉,可用于构建可激活的余辉探针。通过将苯酚基团放在特定的响应片段当中,基于Schaap’s dioxetane开发出了许多可激活的余辉探针,并在可视化蛋白酶、过氧化氢等生物标志物方面实现了应用探索。尽管如此, 余辉剂在近红外区(>650 nm)的发光亮度和余辉时间仍有提高的空间,同时体内应用也有待进一步探索。此外,在患病动物模型中广泛的体内验证实验也对于促进Schaap’s dioxetane余辉剂的临床转化十分重要。


近期,南开大学丁丹教授等人设计并合成了一种过氧亚硝基阴离子(ONOO-)与环境pH值双响应的余辉发光纳米探针。在生理pH值的ONOO-作用下,纳米探针表现出激活的近红外余辉发光,而通过引入具有扭曲分子几何形状的聚集诱导发光(AIE)效应,则可以大大增强近红外余辉发光强度和持续时间。而进一步在患病动物模型的体内研究中还发现,纳米探针能够敏感地揭示急性皮肤炎症的发展过程,并能够快速准确地区分过敏和炎症,以及快速筛选能诱导免疫原性细胞死亡的抗肿瘤药物。这项工作提出了一种新型可选策略和先进探针,从而有望实现精准的疾病实时监测。相关工作以“Amplification of Activated Near-Infrared Afterglow Luminescence by Introducing Twisted Molecular Geometry for Understanding Neutrophil-Involved Diseases”为题发表在JACS。


相关进展:

南开大学丁丹最新Angew:可激活型持续发光卟啉衍生物助力开发可转换成像模式的超分子探针

【文章要点】

一、纳米探针的合成及发光性能的调节优化

作者首先合成了带有甲硫基苯硼酸片段Schaap’s 1,2-dioxetane前驱体(AGL),并以两亲性DSPE-PEG2000共聚物为基体,采用纳米沉淀法共包封AGL和具有3D扭曲分子结构的近红外发射的AIE分子(TPE-TV-CyP),制备了ONOO-可激活余辉发光(PA-AGL) 纳米探针。研究发现,在纳米探针中能够发生向TPE-TV-CyP的高效能量转移现象,从而使得纳米探针展现近红外余辉发光行为。不仅如此,扭曲结构的AIE分子还能够减少非辐射性热失活,从而加强纳米探针中的近红外余辉发光性能(图1)。

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图1 余辉发光纳米探针的制备和表征

二、急性炎症的可视化以及抗癌药物的快速筛选

在使用过程中,PA-AGL纳米探针的水溶液在白光辐照下可使TPE-TV-CyP产生单线态氧,而后单线态氧氧化AGL的烯醇醚结构产生1,2-dioxetane,由于甲硫基苯硼酸能够显著抑制dioxetane的降解,因此这一过程不会产生余辉发光。在光辐照之后,纳米探针被注射进入炎症小鼠模型。在炎症位点,中性粒细胞进入可产生丰富的ONOO-,可快速解离甲硫基苯硼酸片段致使dioxetane变得不稳定并进一步分解产生绿色发光化合物,该化合物与AIE分子之间的能量转移最终导致纳米探针表现近红外余辉发光,并成像炎症位点。此外,该ONOO-活化探针还可以通过捕获免疫原性细胞死亡过程中浸润中性粒细胞的动态变化,有效地评估ICD药物的效力,并在2小时内预测其在肿瘤冷变热过程中的有效性。

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图2 急性炎症发展过程的可视化


标签:技术中心今日头条生物化学生物制药
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