張俊龍課題組報道近紅外稀土分子τ探針定量檢測活體pH
近紅外二區(qū)成像組織穿透深，時空分辨率高，對于成像引導疾病的診斷和治療具有重要意義。該領域發(fā)展的瓶頸化學問題是近紅外分子探針發(fā)光強度低。張俊龍課題組致力于發(fā)光稀土配合物的設計和合成，利用稀土f-f特征躍遷的特點，將近紅外二區(qū)探針的研究范圍從金屬納米材料、共軛聚合物、有機小分子拓展到金屬配合物。其中，該課題組在2017年報道的鐿卟啉配合物量子產(chǎn)率高達25%(氘代溶劑中為67%）。迄今為止，其近紅外區(qū)域發(fā)光強度（消光系數(shù)×量子產(chǎn)率）為文獻報道最高（Chem. Sci., 2017,8, 2702-2709）。該類配合物還表現(xiàn)出發(fā)光壽命長、抗光漂白、生物相容性可調(diào)等優(yōu)點（Chem. Sci., 2018,9, 3742-3753）。
為了突出稀土在近紅外探針設計中的獨特性，該課題組利用稀土發(fā)光壽命長的特點，設計壽命（τ）探針，避免激光強度、背景熒光、組織形貌、檢測器狹縫等因素影響，實現(xiàn)在活體水平的分子事件定量可視化。pH值是維持生命正常活動的重要生理指標。發(fā)展活體水平上實時檢測pH的技術對相關疾病診斷和治療具有重要作用。該課題組設計pH敏感的鐿卟啉化合物，在卟啉外圍引入羧基基團。在羧基的質(zhì)子化和去質(zhì)子化情況下，調(diào)節(jié)配體三線態(tài)到稀土激發(fā)態(tài)的能量傳遞過程，實現(xiàn)在不同pH下近紅外發(fā)光強度的“開”和“關”，同時將發(fā)光壽命與pH值變化關聯(lián)。他們與復旦大學李富友/馮瑋課題組合作，將稀土τ探針應用于胃部原位pH的定量檢測。通過時間分辨熒光壽命成像，在灌胃實驗中分別考察了正常情況、禁食條件和胃藥喂食過程中胃部pH值的變化，展示該探針可以動態(tài)監(jiān)測胃部pH的能力。相關工作發(fā)表在Chem. Sci.（Chem. Sci. 2019, DOI: 10.1039/C9SC00220K）。2014級博士生寧瑩瑩為論文第一作者。該研究得到了北京大學化學學院、北京分子科學國家研究中心和NSFC的資助。
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