《自然•通訊》雜志報(bào)道葉德舉課題組與北海道大學(xué)合作關(guān)于高靈敏度長余輝成像分析研究進(jìn)展
發(fā)展高信倍比、高組織穿透深度的成像方法對提高活體成像分析的靈敏度和精確度具有重要意義。長余輝發(fā)光作為一種在激發(fā)光停止照射后，光學(xué)活性分子緩慢釋放光子的光學(xué)過程，可以有效克服生物組織的背景信號干擾，極大提高成像分析的信背比(SBR)和組織穿透深度，因而在生物成像分析中引起了廣泛的關(guān)注。硫化氫(H2S)是生物體系中的第三種內(nèi)源性氣體遞質(zhì)，具有許多重要的生理功能，與多種疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，因此，在體內(nèi)精確、實(shí)時(shí)檢測H2S將有助于研究其相關(guān)的生物學(xué)功能、促進(jìn)疾病診斷。然而，由于H2S作為高反應(yīng)活性的氣體分子，其在體內(nèi)易擴(kuò)散、代謝快、分布廣，目前發(fā)展的熒光探針在體內(nèi)應(yīng)用時(shí)仍存在靶標(biāo)蓄積能力弱、與H2S反應(yīng)動(dòng)力學(xué)不足、組織穿透深度有限、SBR低等挑戰(zhàn)。為了解決活體上H2S檢測的挑戰(zhàn)，葉德舉課題組前期與日本北海道大學(xué)的有機(jī)化學(xué)教授Takanori Suzuki合作，提出了將有機(jī)π電子結(jié)構(gòu)的電致變色材料(EM)發(fā)展成為H2S響應(yīng)的生色團(tuán)，并以此構(gòu)建了H2S激活的近紅外熒光探針(J. Am. Chem. Soc.2018, 140, 16340)；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過對EM進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，合成得到吸收更紅、還原電位更正的EM F12+；將其與共軛聚合物長余輝材料(MEH-PPV)相結(jié)合，構(gòu)建了肝癌靶向、H2S激活的近紅外長余輝探針F12+-ANP (圖1)。F12+-ANP與H2S具有快速的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)(k2 = 1563 ± 141 M-1 s-1)和顯著增強(qiáng)的近紅外長余輝信號(~122倍)，能夠在1分鐘內(nèi)快速定量檢測健康人，肝癌和結(jié)腸癌患者血液中H2S的濃度，并能被肝腫瘤細(xì)胞內(nèi)的H2S激活，產(chǎn)生高的SBR(~58)用于精確描繪臨床肝癌患者肝臟組織中的腫瘤邊界(圖2)。該H2S激活的長余輝發(fā)光探針具有高的生物安全性，有望應(yīng)用于臨床上H2S相關(guān)疾病的血檢、體內(nèi)腫瘤灶示蹤和腫瘤的術(shù)中導(dǎo)航。
該工作以題為“H2S-Activatable Near-infrared Afterglow Luminescent Probes for Sensitive Molecular Imaging in vivo”發(fā)表在Nat. Commun., 2020, 11, 446 (DOI: doi.org/10.1038/s41467-020-14307-y)上。南京大學(xué)三年級博士生吳魯艷和日本北海道大學(xué)Yusuke Ishigaki助理教授為論文的共同第一作者，南京大學(xué)葉德舉教授和日本北海道大學(xué)Takanori Suzuki教授為共同通訊作者。南京大學(xué)陳洪淵院士和蔣錫群教授對該工作給予了重要指導(dǎo)，南京大學(xué)附屬鼓樓醫(yī)院放射科的何健教授為臨床樣本分析提供了寶貴建議，南京大學(xué)生命分析化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的朱玉華研究員在熒光壽命實(shí)驗(yàn)給予了積極幫助。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃變革性技術(shù)重點(diǎn)專項(xiàng)（2017YFA0701301），國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金（21922406），江蘇省自然科學(xué)基金（BK20190055），中央高校基礎(chǔ)科研基金（020514380185），南京大學(xué)卓越計(jì)劃（ZYJH004）、中科院受體研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（SIMM1904YKF-03）和日本MEXT “分子戰(zhàn)略科研計(jì)劃”等項(xiàng)目的資助。
圖1. H2S激活的近紅外長余輝探針F12+-ANP的設(shè)計(jì)、合成與檢測機(jī)理示意圖。
圖 2. F12+-ANP-Gal應(yīng)用于臨床肝癌患者手術(shù)切除的肝癌組織的長余輝成像分析。
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com