分子熒光探針作為一種能夠?qū)膊≡缙谠\斷及檢測的重要工具在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。最近，我校朱為宏教授和郭志前教授團隊在智能型分子熒光探針精準(zhǔn)檢測研究領(lǐng)域取得突破性進展，相關(guān)研究成果連續(xù)發(fā)表于國際一流學(xué)術(shù)期刊《先進材料》（Adv. Mater.，DOI：10.1002/adma.201805735）和《化學(xué)科學(xué)》（Chem. Sci.，DOI：10.1039/c8sc04266g），其中一篇研究論文被ChemSci Pick of the Week以“Probing for answers on cancer”為題進行亮點報道（http://www.rsc.org/news-events/journals-highlights/2018/oct/probing-for-answers-on-cancer/ ）。
基于特異性熒光分子探針將腫瘤組織標(biāo)志物的表達(dá)水平轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號，能直觀地實現(xiàn)對腫瘤微環(huán)境的定性或定量化研究。然而，由于許多腫瘤標(biāo)志物的表達(dá)水平在腫瘤組織和正常組織中差異并不大，往往難以實現(xiàn)對腫瘤微環(huán)境的高特異性和信噪比的檢測。研究團隊圍繞發(fā)展高靈敏度、高專一性的分子熒光探針在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的精準(zhǔn)檢測開展了多項創(chuàng)新工作。
在實體瘤中有一種常見現(xiàn)象是腫瘤供氧不足，也叫腫瘤乏氧，它與癌癥的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移息息相關(guān)。癌細(xì)胞的異常增殖會產(chǎn)生局部的乏氧微環(huán)境，因此發(fā)展專一識別、高靈敏的乏氧分子探針對腫瘤診斷具有非常重要的意義。研究人員巧妙地構(gòu)建了非芳香性團簇發(fā)光策略，首次發(fā)展了一種單熒光團內(nèi)標(biāo)比率型納米熒光探針，成功地實現(xiàn)了對腫瘤乏氧的定量檢測，為解決傳統(tǒng)的乏氧熒光探針檢測精度問題提供了一種重要研究工具。該分子探針在兩個不同的波長同時分別表達(dá)對氧氣惰性的熒光信號和氧氣敏感的磷光信號，能完美地實現(xiàn)單熒光團體系對乏氧進行比率檢測，有效地克服傳統(tǒng)探針體系中能量/電子轉(zhuǎn)移所引起的干擾，表現(xiàn)出良好的光/pH穩(wěn)定性和較低的細(xì)胞毒性，在細(xì)胞和活體層面均能夠?qū)崿F(xiàn)乏氧精準(zhǔn)檢測與實時成像。研究成果以“Self-Assembly of Monochromophore-Based Polymer Enables Unprecedented RatiometricTracing of Hypoxia”為題在線發(fā)表于《Advanced Materials》雜志上(Adv. Mater. 2018, DOI: 10.1002/adma.201805735)，原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201805735。
針對小分子熒光探針難以實現(xiàn)原位、長時間實時示蹤的挑戰(zhàn)，研究人員提出了一種酶調(diào)控釋放原位生成納米聚熒光體AIEgens創(chuàng)新策略：利用高效酶催化反應(yīng)釋放出疏水性AIEgens，然后在激活位點原位生成具有熒光信號的AIEgens納米聚集體；由于納米聚集體不易被細(xì)胞排出，因此具有較好的細(xì)胞內(nèi)滯留能力，能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)胞中的活性酶原位檢測和長時間示蹤。β-半乳糖苷酶作為一種重要的生物標(biāo)志物，在卵巢癌和細(xì)胞衰老方面已經(jīng)開展了廣泛的研究。利用激活AIE型分子探針QM-βgal對內(nèi)源性β-半乳糖苷酶高表達(dá)的卵巢癌細(xì)胞（SKOV-3）實現(xiàn)了特異性檢測，在活細(xì)胞器中觀察到顯著增強的激活熒光信號；并且當(dāng)孵育時間延長至12 h后，仍能夠?qū)?/span>SKOV-3細(xì)胞中β-半乳糖苷酶的表達(dá)進行原位示蹤。該工作不僅為研究酶的生物學(xué)功能提供了一種理想的分子工具，而且為發(fā)展具有高保真成像功能的探針提供了一種新的策略。相關(guān)研究成果以“An enzyme-activatable probe liberating AIEgens: on-site sensing and long-term tracking of β-galactosidase in ovarian cancer cells”為題在線發(fā)表于《Chemical Science》雜志上（Chem. Sci. 2018, DOI: 10.1039/c8sc04266g，原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/sc/c8sc04266g#!divAbstract）。
上述論文由博士研究生王書文和博士后顧開智在朱為宏教授和郭志前教授的共同指導(dǎo)下完成，并得到了田禾院士的悉心指導(dǎo)。近年來，朱為宏教授課題組在有機功能近紅外染料領(lǐng)域取得了一系列重要進展：Chem. Sci.,2018, 9, 4959; Chem. Sci.,2018, 9, 6176; Chem. Sci.,2017, 8, 2115; J. Am. Chem. Soc.,2016, 138, 5334; J. Am. Chem. Soc.,2016, 138, 2219; Adv. Mater.,2016, 28, 3187。
上述系列研究成果受到國家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項目，上海市重大科技專項，基金委優(yōu)秀青年基金項目，以及博士后創(chuàng)新人才支持計劃和國家重點研發(fā)計劃資助。