巢晖教授团队: 基于自组装有机铂(II)配合物的比率型双光子生物荧光成像研究

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与定性荧光探针相比，定量荧光探针更有助于人们提高对对生命过程和疾病发展的理解。基于金属配合物的比率型荧光探针已有不少报道，但这些报道都集中于单分子，依赖于荧光探针与检测底物之间的化学反应实现定量检测。这类荧光探针检测的准确性受环境因素影响，同时检测底物的消耗还可能对生物正常的生理活动造成干扰。
        近期，中山大学化学学院巢晖教授研究团队利用有机铂(II)配合物的自组装，构建了一例与检测底物无反应、双光子激发的比率型双发射荧光探针Pt1，并成功应用于生命过程的定量示踪。与传统有机铂(II)配合物通过形成Pt-Pt相互作用诱导自组装不同，Pt1的自组装依赖于配体间的π-π堆积及互补氢键。Pt1在单分子时具有罕见的蓝色发光（lem = 445 nm），而自组装过程中，Pt1除了保留蓝色发光，同时还出现黄色发光（lem = 574 nm），其黄光与蓝光的比值具有浓度依赖性。

图1, Pt1比率型双发射荧光探针原理示意图。

       实验表明，Pt1的细胞摄取量与细胞膜完整性呈线性关系。利用不同浓度的乙醇孵育，我们构建了细胞膜受损的生物模型。在乙醇或非乙醇处理的细胞中，Pt1的蓝色发光强度均保持不变；而在细胞膜受损模型中，黄色发射强度呈乙醇浓度依赖性，因此黄色发射与蓝色发射的比值可以反映细胞膜的损伤程度。

图2, Pt1定量指示细胞膜损伤程度示意图。

       利用这一性质，Pt1成功应用于区分活细胞、细胞凋亡和坏死，同时还可以分析这一过程中细胞膜的损伤程度。斑马鱼急性炎症模型实验结果证实Pt1可进一步用于实时检测炎症过程中细胞膜的破损程度。

图3, 斑马鱼急性炎症模型中细胞膜损伤的实时检测。

       该研究成果发表在著名化学综合期刊Angewandte Chemie International Edition (IF = 12.959)，文章的第一作者是中山大学化学学院2013级博士生欧阳乘。陈禹副教授（中山大学）、张喜庭博士（香港大学）、巢晖教授（中山大学）为共同通讯作者。（Cheng Ouyang, Yongguang Li, Thomas W. Rees, Xinxing Liao, Jianhua Jia, Yu Chen,* Xiting Zhang,* Liangnian Ji and Hui Chao*, “Supramolecular Assembly of An Organoplatinum(II) Complex with Ratiometric Dual Emission for Two-Photon Bioimaging”,  Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202014043）。全文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202014043。
      该项研究得到了以上研究工作得到了国家自然科学基金（Nos. 21525105, 21778079, 21977126），教育部 （No. IRT-17R111），中央高校基本科研业务费（No. 20lgjc01）和广州“珠江科技新星”计划（No. 201806010136）等项目的资助。


        文章来源：中山大学
       巢晖，中山大学教授、博士生导师。国家杰出青年科学基金获得者(2015)，入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”(2006 )和广东特支计划“百千万工程领军人才”(2016 ) 。1992年毕业于湘潭师范学院(现湖南科技大学) ，1997年于南开大学获硕士学位，2000年于中山大学获博士学位。2000年至2003年多次赴香港科技大学化学系合作科研。2004年至2005年在美国Texas A&M大学化学系进行博士后研究。主要从事基于金属配合物的生物荧光探针和抗肿瘤药物研究。作为主持人承担国家自然科学基金、973计划课题、教育部、广东省科技项目等20多项。在Chem. Soc. Rev., Coord. Chem. Rev., Proc. Natl, Acad. Sci. USA, Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Sci., Small, Biomaterials, Chem. Commun., Chem. Eur. J., J. Med. Chem.等国际期刊发表SCI论文180多篇，论文总他引4600多次；申请中国发明专利16件，授权12件；参编专著教材5部。2005年获中国化学会“青年化学奖”， 2011年获广东省科学技术奖一等奖（第二完成人），2012年被评为南粤优秀教师（广东省），2012年获国家自然科学奖二等奖（第三完成人），2014年获宝钢优秀教师奖。目前担任中国化学会化学生物学专业委员会委员、药物化学与分子诊断教育部重点实验室（河北大学）学术委员会委员、《Scientific Reports》编委、《Journal of Inorganic Biochemistry》编委、《大学化学》编委。
         陈禹，中山大学化学学院。2005年获得中山大学学士学位，2010年获得中山大学博士学位，之后在中山大学生命科学院从事博士后研究工作。研究领域：金属配合物的合成及生物医药应用研究，重点在金属抗肿瘤药物和生物成像试剂的研究。