贺晓鹏教授团队分子工程构筑超级细菌荧光传感阵列研究新进展

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近日，我校化学与分子工程学院，费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心贺晓鹏教授团队与合作者，共同发展了基于分子工程策略改性传统铁螯合剂药物，进而构筑超级细菌多色荧光传感阵列研究进展的相关研究工作，在线发表于《美国化学会志》上（J. Am. Chem. Soc. 2022, 10.1021/jacs.2c01155）。
        随着抗生素的滥用，临床多重耐药菌（超级细菌）的出现严重危害了住院病人和老龄人口的生命健康，由此，对于超级细菌便捷、快速的探测将有助于细菌感染的早期诊断和精准治疗。针对传统微生物检测技术操作繁复、耗时长、对仪器设备要求高等缺陷，研究团队发展了一种新型简易的多色荧光传感阵列，实现了细菌的高效识别与区分。前期研究工作中，团队与美国德克萨斯大学奥斯汀分校Jonathan Sessler教授团队合作，对FDA批准的一种铁螯合剂药物Deferasirox (ExJade)进行结构改性，合成了具有荧光性质的ExJade衍生物，并初步验证了其在细菌生物被膜荧光可视化中的应用（J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 1278-1283）。

分子工程

         在上述研究基础上，团队进一步对ExJade的多个苯环取代位点进行化学修饰，通过调控母体结构的电子供受体效应，构建了荧光发射几乎涵盖全可见光谱带的ExJade衍生物库。理论结合实验研究表明，这些衍生物在水溶液中表现出包括聚集诱导发光（AIE）、激发态分子内质子转移（ESIPT）和电荷转移等在内的混合发光机制，并可通过与三价铁离子的螯合猝灭本征荧光。荧光成像实验表明，该系列衍生物可实现细菌的多荧光通道成像，且与商业细菌染料Syto 9不串光，为细菌的精准可视化研究提供了新的化学工具。此外，团队还构建了基于ExJade多色荧光衍生物库的细菌传感阵列，针对细菌对该系列衍生物不同的内化动力学，以及衍生物对细菌内源性三价铁离子差异化的荧光猝灭动力学，选取最大荧光差异窗口获得该阵列对不同细菌的高通量特征识别信号，继而应用主成分分析法对获取信号进行降维分析，成功实现了革兰氏阳性菌和阴性菌，临床分离耐药菌和药敏菌，以及经药物诱导产生不同耐药性金黄色葡萄球菌之间的精准区分，从而为临床超级细菌的快速甄别提供了一种高效、简易的新型化学探测工具。
         化学与分子工程学院青年教师胡习乐博士、美国德克萨斯大学奥斯汀分校Adam Sedgwick博士和Daniel Mangel博士为本文共同第一作者，贺晓鹏教授、Jonathan Sessler教授和Adam Sedgwick博士为本文共同通讯作者，研究工作得到了田禾院士的悉心指导。研究工作的光学性能测试和微生物实验主要由化学学院博士研究生尚莹、甘慧麒协助完成。本研究获得了国家自然科学基金委、材料生物学与动态化学教育部前沿科学中心、上海市科技重大专项、上海市科委国际合作项目资助。
        原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01155。


        文章来源：华东理工大学
        贺晓鹏，博士, 现任华东理工大学化学与分子工程学院副研究员，博士生导师，国家优秀青年科学基金获得者。2006、2011年在华东理工大学先后获学士学位和博士学位，期间与法国Cachan高等师范学校联合培养，2011 -2013年继续在华东理工大学做博士后研究，导师：陈凯先院士。研究工作主要是医学为导向的化学生物学研究，主要包括1）靶向重要生命与疾病过程的生物基（糖、多肽等）分子探针和超分子材料构建；2）临床医学为导向的新型光学体外诊断试剂盒研发。主持和参与多项国家自然科学基金、国家重大基础研究等项目8项，以第一/通讯作者在包括Nature Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Chem. Sci., Chem. Soc. Rev.等学术刊物发表SCI论文90余篇（IF大于8的15篇），论文被引用1800余次，ESI高被引论文6篇，ESI 热点论文2篇，H因子26。多次在国际会议（6 次）及国际知名学术机构（6 次）做口头和邀请报告，获国家优秀青年科学基金，上海市青年科技启明星计划，上海市优秀博士学位论文等荣誉奖励。多项研究工作被英国皇家化学会“Global challenge: Health & Food”专栏，美国C&EN 和Materials Views China 等国际学术媒介亮点介绍。