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《德国应用化学》报道活体成像的突破—次序性激活的化学发光新策略


 化学发光检测能够有效避免激发光散射及背景荧光干扰,彻底改变了对生物分子的在体成像能力,极大地推动了生命科学的发展并已在临床检测中广泛应用。但目前化学发光技术中的两类主要底物(辉光型与闪光型),都受制于高能量键断裂产生的不可控发光信号,因此实现化学发光技术的精准触发控制并且有效信号富集一直是其实际应用面临的重大挑战。

 最近,我校娱乐天地平台、教育部前沿科学中心郭志前教授和朱为宏教授课题组创新发展了基于次序激活的双重锁定化学发光染料设计新策略,将识别过程和光子释放过程次序触发,成功实现了检测物的特异性识别与光控的次序性响应。相关成果以A Sequential Dual-Lock Strategy for Photoactivatable Chemiluminescent Probes Enabling Bright Duplex Optical Imaging”为题,发表在《德国应用化学》Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202000165; https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202000165


 采用次序性双锁的新设计策略,底物分子首先与分析物识别作用生成稳定的中间体,并随着识别过程逐渐累积;其次在光控作用下生1, 2-二氧杂环丁烷的高能结构,然后释放出光子。这种双锁策略不仅能够保证稳定中间体生成,产生化学发光信号有效富集,而且探针的稳定性得到了显著提升,如吡喃腈染料探针的稳定性提升18,化学发光的信号富集强度增强约10。这种双锁-次序性响应的设计新策略,不仅有效解决了传统辉光型发光检测过程的光子不可控、发光信号弱的难题,另一方面也避免了闪光型识别中因外加触发剂而无法实现精准触发的困境。特别值得指出的是,这种次序激活的设计策略具有很好的推广性,成功实现了活体成像中的实时荧光和超灵敏化学发光技术的有机融合,大大提升了在活体中的实时检测性能。该项工作创新地提出了双锁-次序性响应的化学发光探针设计新策略,巧妙地结合了辉光型和闪光型两类化学发光底物的优点,不仅在活体成像的应用中表现出优异性能,而且为突破临床样品检测中化学发光技术的应用瓶颈提供了新途径。

 上述研究工作主要由博士生张玉涛和博士后燕宸旭完成,文章通讯作者为郭志前教授,并得到了朱为宏教授和田禾院士的悉心指导,理论计算工作部分得到了新加坡科技设计大学刘晓刚教授的支持与帮助。该研究成果得到了诺奖中心、材料生物学与动态化学教育部前沿科学中心、国家自然科学基金基础科学中心项目和重点项目、上海市重大专项、以及“111”引智计划等项目资金的支持。


网页发布时间: 2020-04-24 09:25