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非侵入性生物细胞内快速成像和长期生物成像技术能够监测细胞内的生物结构和生命过程，已成为临床诊断和生物研究中不可缺少的强有力工具。其中具有红光或近红外的激发和发射的荧光材料作为探针分子可以减少背景自发荧光的干扰，避免由紫外光激发引起的光损伤，并且能够更深地穿透组织。具有聚集诱导发光（AIE）性质的材料因其在聚集态具有较好的发光性能而非常适合应用于生物细胞成像中。然而，如何结合上述两种材料的优点，设计并构筑具有长波长吸收和红色或近红外发射的AIE材料应用于生物细胞内快速成像和长期成像仍然面临巨大挑战。
纳米粒子
图1：化合物TPA-BDP, Cz-BDP, TPACz-BDP 和 3TPA-BDP的化学结构及纳米粒子制备示意图
近日，东北师范大学化学学院朱东霞教授和苏忠民教授团队巧妙地将给电子基团三苯胺或咔唑与具有良好发光性能和优异稳定性的吸电子基团硼-二吡咯亚甲基（BODIPY）衍生物结合在一起，成功实现了对于BDOIPY衍生物的光谱调节，合成了一系列基于BDOIPY衍生物的具有长波长吸收和红光发射的AIE材料。同时通过聚合物封装的方法制备了具有良好水分散性、高亮度、高稳定性和低细胞毒性的纳米粒子实现细胞内超快速成像和生物体内体外的长期成像。 通过测试发现基于以上化合物所制备的纳米粒子具有适宜的纳米粒径和良好的光稳定性和胶体稳定性。有趣的是，这一系列纳米粒子均实现了细胞内秒级的超快速成像特征，加入细胞培养皿中约五秒钟就可以观察到细胞质处的红色荧光。通过对其内吞路径研究，发现其主要是通过小窝蛋白介导的胞吞过程进入到细胞中。随着培养时间的延长，纳米粒子在细胞内的荧光也显著增强，表明纳米粒子能够被持续的摄取和累积，非常适合于细胞成像研究。 此外，发现该系列纳米粒子在细胞内的红色荧光可以保持十五天以上，在生物小鼠体内肿瘤处的荧光也可以维持十四天以上，表明它们可以作为荧光生物探针应用于生物体内体外长期成像的应用研究。基于以上结果，表明这三种具有优异稳定性和长期追踪能力的纳米粒子在实时和实际生物学应用中具有巨大潜力，同时对于设计制备超快速成像和长期成像的荧光探针分子具有重要的指导意义。
以上相关成果近期发表在Analytical Chemistry上，第一作者为东北师范大学博士研究生车伟龙。东北师范大学化学学院朱东霞教授，中国科学院长春应用化学研究所谢志刚研究员、东北师范大学苏忠民教授和香港科技大学唐本忠教授为共同通讯作者。该研究受到国家自然科学基金、吉林省自然科学基金等项目的资助。
苏忠民，博士，东北师大化学学院教授，博士生导师，教育部长江学者奖励计划特聘教授。从事化学学科本科生、硕士和博士研究生的教学工作，主要讲授过博士生课程：固体量子化学、功能材料化学进展；硕士研究生课程：量子化学、代数与群论、量子化学计算方法；本科生课程：物质结构、晶体化学、群论化学、量子化学半经验计算方法。指导硕士研究生38名，博士研究生16名,留学生3名，博士后6名。
朱东霞（博士），副教授，博士生导师， 2005年获得东北师范大学大学化学系物理化学专业博士学位。2011年作为国家留学基金委青年骨干教师公派项目的访问学者在英国杜伦大学化学系Todd. B. Marder教授课题组访问学习,与在固体发光电化学池研究领域建树颇丰的Martin. R. Bryce, Henk. J. Bolink 建立了良好的合作关系。多年来一直致力于高性能的蓝光、白光材料，过渡金属配合物材料的设计、合成及相应高性能电致发光器件的制备研究。近几年来在国内外核心学术期刊(包括Adv. Funct. Marter., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Commun)发表SCI研究论文20余篇，获得国家发明专利授权5项。主持国家自然科学基金基金2项、吉林省科技发展计划项目2项，吉林省人力资源厅回国人员优秀启动类项目1项，吉林省环保局项目及东北师大自然科学青年基金各1项；参加国家自然科学基金面上项目、吉林省科技厅项目多项。
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发表于 2019-6-13 08:46:16
