张凡团队报道高亮度近红外第二窗口J聚集体AIE dibodipy染料

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荧光成像在医疗诊断、药物递送和手术导航等领域中均有广泛应用，特别在近红外第二窗口（NIR-II，900-1700 nm），因受生物组织光散射和自发荧光影响较小进而可以实现更高的成像信噪比和时空分辨率。然而目前NIR-II有机染料荧光亮度仍然有待于进一步提高。影响有机染料亮度的关键因素是摩尔消光系数和荧光量子产率。而目前主要报道的染料无法同时实现这两个参数的优化：拥有高摩尔消光系数的菁染料在水溶液中荧光容易聚集淬灭（ACQ），而D-A-D染料虽可以引入三苯胺官能团来实现聚集诱导发光（AIE），但其本征的低摩尔消光系数却无法通过简单的给体修饰而改变。因此设计具有高摩尔消光系数、AIE以及J聚集性质分子对于提高生物医学活体成像性能具有较大的意义。
       为了应对这一挑战，张凡教授研究团队设计以稠环dibodipy为母核，三苯胺为AIE的功能性官能团，构筑了新型NIR-II区J聚集AIE发光染料THPP。其具有较高的摩尔消光系数，而且三苯胺结构保证了聚集荧光增强的性质。此外，THPP稳定的稠环刚性结构使它具备极其优良的光稳定和化学稳定性。作者利用THPP分子制备得到高亮度的胶束，不仅能够动态监测深层肺脏、肾脏、主动脉弓和颈椎等，更能够在高帧率下准确监测心脏跳动的过程。该工作为解决NIR-II区染料分子荧光淬灭问题提供了新的策略。  
    该成果以“Bright and Stable NIR-II J-Aggregated AIE Dibodipy-Based Fluorescent Probe for Dynamic In-Vivo Bioimaging”在线发表于《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60(8), 3967-3973）。张凡教授和凡勇青年研究员为该论文共同通讯作者，博士后张琦松为论文第一作者。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。

       图1（a）THPP合成路线。（b）THPP胶束、纳米乳、固体状态示意图。（c）THPP胶束用于小鼠脏器高帧率成像。（d）THPP胶束用于小鼠心脏跳动的检测。（e）对比THPP胶束与ICG监测小鼠脑部侧枝循环。
       全文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202012427


        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。