朱为宏等聚集诱导发光喹啉腈染料前沿应用研究取得系列新进展

lanyunyun

近期，我校化学与分子工程学院、教育部前沿科学中心朱为宏教授、王琪副教授课题组在聚集诱导发光染料的前沿基础和应用研究中取得了重要进展，相关阶段性研究成果分别发表在《先进材料》和《先进功能材料》。
        酶是一类具有催化作用的生物大分子，参与生物体内几乎所有的生化反应，维持细胞新陈代谢的正常运转，人体中特定酶活性的异常与诸多病理过程密切相关。精准医疗领域，特别是针对直接监测酶的活性有助于揭示酶在疾病形成过程中的作用，对相关疾病的早期诊断和快速评估具有重要意义。高性能聚集诱导发光（AIE）染料在针对酶激活生物成像检测领域具有非常广阔的应用前景。

图1. 自噬探针QM-GFTN与Atg4B酶反应后荧光增强，达到检测细胞自噬的示意图。酶切效果验证及选择性表征。

         自噬是细胞进化中的一条胞内降解的途径，参与了很多重要的生理和病理过程，自噬的检测对疾病的诊断和监控相关生理病理过程具有重要的意义。然而既往的自噬检测方法无法同时满足简便、实时、特异性强的自噬检测要求。针对这一问题，作者在AIE染料喹啉腈衍生物QM-COOH中，引入自噬通路下游关键蛋白酶Atg4的水溶性底物氨基酸链，开发了酶激活型AIE自噬检测探针QM-GFTN。利用酶切调控荧光对自噬过程的应答过程，实现荧光从“off”到“on”的转变，建立荧光强度与自噬发生的正向关联，达到简便、专一、高灵敏的荧光激活性自噬检测。该工作以题为“Monitoring Autophagy with Atg4B Protease-Activated Aggregation-Induced Emission Probe”的研究性文章在《Advanced Functional Materials》上发表。

图2 双亲性AIE探针QM-HSP-CPP实现对胰腺癌的检测

         胰腺癌是恶性肿瘤之一，五年生存率低于8%。开发准确、可靠的诊断技术对胰腺癌治疗非常关键。针对组织蛋白酶E（CTSE）在胰腺癌中过表达，并且可以特异性切断肽链Ala-Gly-Phe-Ser-Leu-Pro-Ala-Lys-Arg （HSP）。在该工作中，作者以早期发展的AIE母体喹啉腈（QM）衍生物QM-COOH作为荧光报告基团，引入组织蛋白酶E（CTSE）响应的肽链HSP以及水溶性的穿膜肽（Arg8，CPP），构建了双亲性激活型AIE探针QM-HSP-CPP，并实现了从细胞、人体组织以及小鼠模型三个层面对胰腺癌进行了可视化荧光诊断。相关工作以题为“An Enzyme-Activatable Aggregation-Induced-Emission Probe: Intraoperative Pathological Fluorescent Diagnosis of Pancreatic Cancer via Specific Cathepsin E”发表在Advanced Materials期刊上（Adv. Mater.2021，DOI：10.1002/adma.202107444）。
       上述工作由硕士研究生吕妍婷、博士生朱志荣等完成，并得到了田禾院士、朱为宏教授以及王琪副教授的悉心指导，同时得到了上海交通大学医学院附属瑞金医院陈晓炎医生的大力支持。该研究成果得到了材料生物学与动态化学教育部前沿科学中心、国家自然科学基金项目、上海市重大专项、上海市科研创新计划等项目资金的支持。
       论文链接：
       https://doi.org/10.1002/adfm.202108571
       https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202107444


          文章来源：华东理工大学
        朱为宏,华东理工大学教授，教育部长江学者特聘教授，国家杰出青年基金获得者，主要研究领域为精细化工（染料），围绕有机功能染料稳定性强化机制展开工作。至今已在Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Energy Environ. Sci., Adv. Mater., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Chem. Sci., Chem. Mater., Biomaterials, Sci. Rep., Chem. Commun., AIChE J等发表 SCI收录论文近230篇，共被SCI他引万余次， H指数为58。