張凡教授團隊報道近紅外二區(qū)化學(xué)發(fā)光探針用于活體高對比度炎癥成像
化學(xué)發(fā)光（Chemiluminescence）是一種不需要外部光源激發(fā)，由特定的化學(xué)反應(yīng)所引發(fā)的一種發(fā)光現(xiàn)象。與熒光成像不同，化學(xué)發(fā)光成像不需要外部光源激發(fā)。由于消除了來自散射光和自體熒光的背景干擾, 化學(xué)發(fā)光能夠提供更好的靈敏度和更高的信噪比。同時，無外部光源激發(fā)也避免了光源照射所產(chǎn)生可能損害機體的熱效應(yīng)以及廣域成像中光斑照射不均勻所引起的信號失真。目前已報道的化學(xué)發(fā)光體系發(fā)射波長主要集中在400-850 nm之間，受可見區(qū)強烈的光散射和組織吸收限制，化學(xué)發(fā)光成像的穿透深度和信噪比有待進一步提升。因此，發(fā)掘和探索生物組織穿透深度和信噪比更高的近紅外二區(qū)（NIR-II）（1000-1700 nm）化學(xué)發(fā)光探針是一個巨大的挑戰(zhàn)。
近日，化學(xué)系張凡教授研究團隊（http://nanobiolab.fudan.edu.cn/）通過一步Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)合成了兩種斯托克斯位移大、抗氧化性好的D-A-D結(jié)構(gòu)染料分子BTD540和BBTD700，在此基礎(chǔ)上制備的近紅外二區(qū)化學(xué)發(fā)光探針在H2O2存在下，H2O2首先與化學(xué)發(fā)光底物CPPO發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生不穩(wěn)定、高能量的活性中間體（1,2-dioxetanedione intermediate，DOD），此活性中間體將能量通過化學(xué)發(fā)光能量共振轉(zhuǎn)移（CRET）傳遞給受體分子BTD540，進一步通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）將能量傳遞給BBTD700，最終發(fā)射BBTD700的近紅外二區(qū)信號。近紅外二區(qū)化學(xué)發(fā)光探針對H2O2選擇性高，體外模擬組織穿透深度達~ 8 mm。在小鼠淋巴和關(guān)節(jié)炎癥模型中，與近紅外二區(qū)熒光成像相比，近紅外二區(qū)化學(xué)發(fā)光探針成像信噪比比熒光成像分別高3.4和4.5倍，體現(xiàn)出近紅外二區(qū)化學(xué)發(fā)光探針在活體成像中的應(yīng)用前景。
相關(guān)研究論文以“NIR-II Chemiluminescence Molecular Sensor for In-Vivo High Contrast Inflammation Imaging”為題在線發(fā)表于Angewandte Chemie International Edition上（DOI: 10.1002/anie.202007649）?；瘜W(xué)系張凡教授和凡勇青年研究員為論文共同通訊作者，博士生楊燕玲為論文第一作者。該工作得到了復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系、復(fù)旦大學(xué)先進材料實驗室、聚合物分子工程國家重點實驗室、上海市分子催化與功能材料重點實驗室、國家重大研究計劃項目、國家自然科學(xué)基金杰出青年基金、上海市科學(xué)技術(shù)委員會重點基礎(chǔ)研究項目的大力支持。
圖1. BTD540、BBTD700和CPPO的結(jié)構(gòu)式、產(chǎn)生NIR-II區(qū)化學(xué)發(fā)光機理及生物應(yīng)用
全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202007649
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