张凡教授团队报道近红外二区化学发光探针用于活体高对比度炎症成像

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化学发光（Chemiluminescence）是一种不需要外部光源激发，由特定的化学反应所引发的一种发光现象。与荧光成像不同，化学发光成像不需要外部光源激发。由于消除了来自散射光和自体荧光的背景干扰, 化学发光能够提供更好的灵敏度和更高的信噪比。同时，无外部光源激发也避免了光源照射所产生可能损害机体的热效应以及广域成像中光斑照射不均匀所引起的信号失真。目前已报道的化学发光体系发射波长主要集中在400-850 nm之间，受可见区强烈的光散射和组织吸收限制，化学发光成像的穿透深度和信噪比有待进一步提升。因此，发掘和探索生物组织穿透深度和信噪比更高的近红外二区（NIR-II）（1000-1700 nm）化学发光探针是一个巨大的挑战。  

图1. BTD540、BBTD700和CPPO的结构式、产生NIR-II区化学发光机理及生物应用

       近日，化学系张凡教授研究团队（http://nanobiolab.fudan.edu.cn/）通过一步Suzuki偶联反应合成了两种斯托克斯位移大、抗氧化性好的D-A-D结构染料分子BTD540和BBTD700，在此基础上制备的近红外二区化学发光探针在H2O2存在下，H2O2首先与化学发光底物CPPO发生化学反应，产生不稳定、高能量的活性中间体（1,2-dioxetanedione intermediate，DOD），此活性中间体将能量通过化学发光能量共振转移（CRET）传递给受体分子BTD540，进一步通过荧光共振能量转移（FRET）将能量传递给BBTD700，最终发射BBTD700的近红外二区信号。近红外二区化学发光探针对H2O2选择性高，体外模拟组织穿透深度达~ 8 mm。在小鼠淋巴和关节炎症模型中，与近红外二区荧光成像相比，近红外二区化学发光探针成像信噪比比荧光成像分别高3.4和4.5倍，体现出近红外二区化学发光探针在活体成像中的应用前景。
       相关研究论文以“NIR-II Chemiluminescence Molecular Sensor for In-Vivo High Contrast Inflammation Imaging”为题在线发表于Angewandte Chemie International Edition上（DOI: 10.1002/anie.202007649）。化学系张凡教授和凡勇青年研究员为论文共同通讯作者，博士生杨燕玲为论文第一作者。该工作得到了复旦大学化学系、复旦大学先进材料实验室、聚合物分子工程国家重点实验室、上海市分子催化与功能材料重点实验室、国家重大研究计划项目、国家自然科学基金杰出青年基金、上海市科学技术委员会重点基础研究项目的大力支持。
       全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202007649


       文章来源：复旦大学
       张凡,复旦大学化学系教授，博士生导师。国家杰出青年基金获得者，中组部青年拔尖人才（万人计划）。2002年获得华东理工大学学士学位，2008年获复旦大学化学系理学博士学位。2008-2010年美国加州大学圣芭芭拉分校化学与生物化学系博士后。2010年8月加入复旦大学化学系，2012年协调成立复旦-陶氏化学联合研究中心，任研究中心副主任。主要研究领域包括生物纳米技术及生物分析，药物储存与释放，体内与体外生物成像等。共发表SCI论文100余篇，论文总他引6000+次, SCI H-index为43。其中包括Nat. Commun（3篇），J. Am. Chem. Soc.（7篇），Angew. Chem. Int. Ed.（5篇），Nano Lett.（4篇），Adv. Mater.（4篇）等权威刊物。18篇论文入选ESI “Highly Cited Papers”。出版英文专著2部（德国Springer/英国皇家化学会）。获得了侯德榜科学技术青年奖、上海市科技进步奖、上海市科技英才奖以及明治生命科学奖等奖励。担任国际期刊Frontiers in Chemistry (Nanoscience Section)主编（IF=3.994），CurrentNanoscience副主编，Advanded Materials旗下Particle & Particle Systems Characterization (Wiley)（IF=4.474）国际编委，《化学学报》、《分析化学》、《中国化学快报》编委。