复旦大学朱亮亮课题组发展出基于动态共价键的可控闪动发光探针体系

分子影像学在现代医学和生命科学领域扮演着极其重要的角色。相比于声、热、磁等需要依赖于辅助技术和数据转换的影像分析行为，荧光分子探针成像是一种低成本、简单易行、观察直接的光学影像技术，它通常是利用具有荧光的分子标记特定细胞或组织，因此在活体疾病观察、药物和生物学研究中得到了广泛应用。复旦大学朱亮亮研究员课题组长期致力于新型有机发光材料的制备及其可控发光性质的研究。

发展具有周期性闪动发光的新型荧光探针，不但为生物体系的荧光成像提供了新的方法，也有助于在强荧光背景干扰中提高成像的识别度。这类分子探针的难点和重点在于如何巧妙的设计分子结构，在具有良好生物相容性和特异性标记的同时，实现简单可控的高效闪动发光，并且保持在生物体内实现多次闪动发光循环。

朱亮亮研究员等设计了一种基于氟硼吡咯-苯硼酸酯结构的化合物BDP-BA，利用氟硼吡咯类化合物高效的量子效率和苯硼酸酯类化合物良好的酸碱响应特性，实现了上述设想（图1）。在中性水溶液中，化合物BDP-BA由于分子内的光致电子转移效应荧光处于淬灭状态；当体系处于碱性条件下，光致电子转移过程被抑制，体系荧光强度大大提高。在体系又恢复至中性状态后，荧光淬灭恢复至初始状态，再次加入碱体系荧光又一次增强，如此循环数十次荧光强度没有明显的衰减。作者利用这个过程实现了基于自主pH操控条件下的闪动发光效果，在此基础上进一步将之应用于细胞实验以及动态检测系统中。

图1    化合物BDP-BA的结构。

从细胞实验的结果可以看出，该类化合物有较好的生物相容性（图2），在不同的pH溶液中，可以实现细胞标记发光从“灭”到“亮”的转换，极大地提高了细胞成像分辨率。另外，课题组还搭建了自动控制进样平台，通过这个装置可以实现自动进样、样品荧光强度变化跟踪及分析。这个平台能够进一步提高分析检测效率，有望应用于生物体系实时动态荧光跟踪监测当中，具有良好的应用前景。

图2    细胞成像及动态检测平台。

相关成果近期在线发表于Science China Chemistry。周蕴赟博士和花盼盼硕士为文章共同第一作者，朱亮亮研究员为通讯作者。详细内容见：Yunyun Zhou^†, Panpan Hua^†, Bin Wu, Xiaoyan Bao, Xuping Li & Liangliang Zhu*. High-contrast flicker luminescence on dynamic covalent structure based nanoaggregates. Science China Chemistry, https://doi.org/10.1007/s11426-018-9365-x.

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通讯作者简介

朱亮亮    2005年毕业于浙江大学化学系，2011年于华东理工大学应用化学专业获得博士学位。2011~2015年，先后在新加坡南洋理工大学和美国哥伦比亚大学从事博士后研究工作。2015年入选中组部“青年千人计划”，同年加入复旦大学高分子科学系任研究员。致力于自组装光功能材料的设计、制备和性质应用研究。目前发表SCI论文70多篇。任国内著名期刊Science China Chemistry和Chinese Chemical Letters青年编委。

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