近红外二区成像组织穿透深,时空分辨率高,对于成像引导疾病的诊断和治疗具有重要意义。该领域发展的瓶颈化学问题是近红外分子探针发光强度低。张俊龙课题组致力于发光稀土配合物的设计和合成,利用稀土f-f特征跃迁的特点,将近红外二区探针的研究范围从金属纳米材料、共轭聚合物、有机小分子拓展到金属配合物。其中,该课题组在2017年报道的镱卟啉配合物量子产率高达25%(氘代溶剂中为67%)。迄今为止,其近红外区域发光强度(消光系数×量子产率)为文献报道最高(Chem. Sci., 2017, 8, 2702-2709)。该类配合物还表现出发光寿命长、抗光漂白、生物相容性可调等优点(Chem. Sci., 2018, 9, 3742-3753)。
为了突出稀土在近红外探针设计中的独特性,该课题组利用稀土发光寿命长的特点,设计寿命(τ)探针,避免激光强度、背景荧光、组织形貌、检测器狭缝等因素影响,实现在活体水平的分子事件定量可视化。pH值是维持生命正常活动的重要生理指标。发展活体水平上实时检测pH的技术对相关疾病诊断和治疗具有重要作用。该课题组设计pH敏感的镱卟啉化合物,在卟啉外围引入羧基基团。在羧基的质子化和去质子化情况下,调节配体三线态到稀土激发态的能量传递过程,实现在不同pH下近红外发光强度的“开”和“关”,同时将发光寿命与pH值变化关联。他们与复旦大学李富友/冯玮课题组合作,将稀土τ探针应用于胃部原位pH的定量检测。通过时间分辨荧光寿命成像,在灌胃实验中分别考察了正常情况、禁食条件和胃药喂食过程中胃部pH值的变化,展示该探针可以动态监测胃部pH的能力。相关工作发表在Chem. Sci.(Chem. Sci. 2019, DOI: 10.1039/C9SC00220K)。2014级博士生宁莹莹为论文第一作者。该研究得到了北京大学化学学院、北京分子科学国家研究中心和NSFC的资助。
张俊龙主要研究领域为生物无机化学,包括金属酶模拟,仿生设计发光稀土配合物及其生物应用,相关研究成果发表在J. Am. Chem. Soc.; Angew. Chem. Int. Ed.; Chem.Sci.等国际刊物。2011年获北京大学绿叶生物医药杰出青年学者奖;2016年被美国化学会(ACS)评为“Emerging Investigators in Bioinorganic Chemistry”;2017年获中国稀土学会青年科学家奖;2018年获日本化学会“The Distinguished Lectureship Award”;2018年获欧洲化学出版协会“ChemPubSoc Europe Early Career Award”。目前,已指导博士生14名,8名已毕业并获得博士学位,分别从事教学、科研及相关金融领域工作。其中,2名学生获化学学院“化学之星”荣誉,4名学生获得国家奖学金,12名学生多次获得校级奖学金。 李富友,男,1973年3月生,北京大学化学与分子工程学院博士后,现为复旦大学化学系教授。他的工作围绕荧光成像领域的科学问题而展开,综合运用有机合成、配位化学、稀土化学、纳米技术和显微光学,合成新型的发光材料,用于生物成像研究,有效地提高成像的信噪比,实现特定底物的选择性荧光示踪。近年来,他先后承担国家杰出青年科学基金项目、国家重大科学研究计划项目子课题、科技部“863项目”、教育部“新世纪优秀人才培养计划”等。近5年来,他在各类国际前沿期刊上发表论文80多篇。 冯玮,无机化学,副教授 研究兴趣 多功能无机纳米材料的合成及生物应用 学习工作经历 2000年9月至2004年6月 北京大学获得学士学位 2004年9月至2009年6月 北京大学获得博士学位 2009年7月至2011年6月 北京大学,博士后 2011年7月至2013年12月 复旦大学,讲师 2014年1月至今 复旦大学,副教授
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