Angew. Chem. :一种新型近红外余辉发光探针用于高灵敏、高对比度活体成像

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余辉发光(余辉化学发光),由于无需实时光激发,避免了组织自发荧光的干扰而具有更高的信噪比,在生物医学成像方面展现了巨大的潜力。目前,有很多余辉发光材料被开发,然而大多数余辉发光材料是由光敏剂和发光底物等多组分构成。相比之下,“自维持式”单分子有机余辉探针集合了光敏化、化学缺陷形成和余辉发射等功能,其制备简便、可再现性高,从而更具应用前景。然而,现已报道的这类探针种类较少,且存在余辉发光波长短、强度弱、难以修饰等缺点。


此外,可激活型探针能够在特定生物标志物的作用下信号从“关闭”到“打开”,从而实现高特异性成像。但是目前的可激活余辉探针大多依赖复杂的多组分体系,导致其策略单一且成像对比度低,这极大地限制了其生物应用。有鉴于此,急需开发更为简单、高效、且普适性的单组分可激活余辉探针。



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图1 基于亚甲基蓝骨架的有机余辉探针(mMB)的结构设计

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图2  mMB的余辉发光性质

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图3 mMB的余辉发光分子机制

近日,苗庆庆教授课题组发展了一种新型的基于亚甲基蓝骨架的有机余辉发光分子(mMB),并通过纳米沉淀法构筑了结构稳定的水溶性余辉纳米探针(SAN-M)。该探针在660 nm光源预照射后,可以产生较强的近红外余辉发光,最大发射波长在710 nm。同时,SAN-M也可以实现集荧光、余辉发光、光声成像于一体的多模态成像。此外,作者也阐明了该分子的余辉发光机制。

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图4 可激活型余辉发光探针的设计及响应性质

通过对mMB吩噻嗪环氮位点进行化学修饰,开发了一种可激活型余辉发光探针(SAN-MO)。SAN-MO在过氧亚硝酸根的作用下,消除苯硼酸酯并恢复其共轭结构,从而激活其光学信号。与多组分余辉发光探针复杂低效地激活策略相比,该体系通过直接改变余辉发光分子的结构实现了发光信号从“无”到“有”,获得了极高的激活比(可达4523倍)。由于SAN-MO的高灵敏、高对比度的近红外余辉活体成像性能,实现了对早期炎症过程的实时监测以及余辉引导下对微小肿瘤的精准切除。此外,由于mMB结构的高度灵活性和可操控性,该策略未来可以被拓展应用于更多生物标志物的高灵敏、高特异性激活余辉发光成像。

文信息

A Self-Sustaining Near-Infrared Afterglow Chemiluminophore for High-Contrast Activatable Imaging.

Jieli Zhu, Wan Chen, Li Yang, Yuyang Zhang, Baoliang Cheng, Wei Gu, Qing Li, and Qingqing Miao*

文章的第一作者是苏州大学的硕士研究生朱洁丽。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202318545



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