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新型大位移近红外II探针, 点亮活体内NO实时追踪
发布时间:2023-04-24

       Bent-to-planar Si-rhodamines: a distinct rehybridization lights up NIR-II fluorescence for tracking nitric oxide in the Alzheimer's disease brain

通讯作者:郭志前,华东理工大学

作者:Qingshuang Xu, Yutao Zhang, Mingming Zhu, Chenxu Yan, Wenle Mao, Wei-Hong Zhu and Zhiqian Guo*


        荧光技术为临床诊断和生命科学领域带来了研究方式的革新,特别是近红外二区(NIR-II)荧光成像因其更高的信噪比,更深的穿透深度等优势成为成像研究和应用的焦点。发展高性能的长波长、近红外荧光团已经成为荧光成像技术应用研究的关键。

迄今为止,近红外荧光团的设计策略主要有两类:一是通过延长 π 共轭结构;二是调控给、供基团的推-拉电子能力。因此,发展近红外 NIR-II 荧光团的设计新策略实现活体中精准监测生命过程的动态变化仍然非常具有挑战,特别是波长可调控的、易功能化的近红外染料母体十分缺乏。

        近日,华东理工大学郭志前教授课题组创新发展了一类新型的近红外氯代硅杂罗丹明荧光母体 Cl-SiRhd,其具有优异的近红外波长可调控性能,改变其中位的取代基团如氨基团的给供电子能力,就能对其分子的构型进行激活型调控,实现弯曲和平面构型变化,并在光谱上产生超大波长位移直至红移到近红外二区范围 (大于 1100 nm)。

        基于分子工程设计,发展构建了一系列波长从可见光覆盖到近红外二区的硅杂罗丹明荧光团,并且具有超大的 Stokes 位移(ca. 250 nm),基于这类点亮型的 NIR-II 荧光探针实现了在阿兹海默小鼠大脑中实时、原位监测一氧化氮浓度的波动。

        相关工作以“Bent-to-planar Si-rhodamines: a distinct rehybridization lights up NIR-II fluorescence for tracking nitric oxide in the Alzheimer's disease brain”(《弯曲/平面构型激活型近红外硅杂罗丹明染料—近红外二区荧光点亮实时监测活体内炎症 NO 变化》) 为题发表在英国皇家化学会期刊 Chemical Science 上。


工作亮点

  • 创新发展了新型的近红外荧光硅杂罗丹明母体骨架—Cl-SiRhd,简单的通过亲核取代反应,能得到一系列具有大 Stokes 位移的近红外荧光团。

  • 过单晶解析和飞秒级瞬态光谱验证了硅杂罗丹明骨架弯曲/平面的构型变化,基于其构型激活产生的显著波长变化发展了一系列点亮型的近红外荧光探针。

  • 利用点亮型、大斯托克斯位移的近红外 II 区荧光探针,成功实现了阿兹海默小鼠大脑中实时原位追踪一氧化氮分子的动态变化。