南开大教刘育、张瀛溟团队JACS：完成光氧化驱动的纯无机室温磷光用于溶酶体靶向成像

日前，南开大学刘育课题组发觉光氧化驱动的纯有机室温磷光超分子体系可以或许实现细胞核和溶酶体双靶向定位成像，这极大地拓展了超分子体系的应用范畴。相干研究结果以“Photooxidation-Driven Purely Organic Room-Temperature Phosphorescent Lysosome-Targeted Imaging”为题，于2021年8月19日颁发在Journal of the American Chemical Society上。南开大学化学学院刘育传授和张瀛溟副传授为本文配合通讯作者，南开大学化学学院博士研究生虞华江为论文第一作者。

纯有机室温磷光因为其寿命长、斯托克斯位移大等特点，在生物成像、有机发光二极管和光学开关等方面被遍及应用。此中，水相室温磷光因为简单区分短命命的配景荧光，从而在时间辨别生物成像范畴具有紧张应用代价。然而，因为水溶液中高浓度溶解氧和分子活动引起的淬灭，在水相中实现高效室温磷光放射仍旧是一项颇具挑衅性的事情，这也使得其在细胞成像应用方面受到了极大的限定。现在特异性的细胞染色体系重要是将差别的细胞器靶向剂通过共价键毗连到发色团上来实现的，这通常必要繁琐的化学合成或重复的纯化分散历程，是以开辟新的细胞器标志和定位要领具有紧张的科学意义和研究代价。

近两年来，南开大学刘育传授课题组体系地研究了大环主体诱导客体磷光加强效应，先后颁发了多篇科研论文，比方“客随主变助窜越，避重就轻长发光”（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 6028–6032；Chem. Sci. 2019, 10, 7773–7778），“协同计谋两相宜”（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 18748–18754），“水中磷光来成像”（Nat. Commun. 2020, 11, 4655），“分子折叠全窜越”（Adv. Mater. 2021, 33，2007476）等。是以，刘育传授课题组受邀撰写了题为“Supramolecular Purely Organic Room-Temperature Phosphorescence”的综述论文（Acc. Chem. Res. DOI: 10.1021/acs.accounts.1c00336）。这些都为超分子磷光在水相中的应用，尤其是在细胞成像方面的应用研究奠基了坚固的底子。

在前期事情底子上，该课题组奇妙地设计合成了一种可以或许通过光氧化驱动的超分子荧光磷光双向发光体系，乐成地实现了活细胞中双细胞器的多色靶向成像。基于葫芦脲（甘脲和甲醛缩合的一类大环化合物）的分子辨认和键合客体蒽的光氧化反响，他们发觉通过葫芦[8]脲稳健的分子间电荷转移相互作用，大环化合物可以有用地诱导蒽基共轭溴苯基吡啶盐组装形成超分子聚合物，这导致了刚性和共轭水平的增添，从而可以明显进步赤色荧光放射强度。与此差别的是，在光照条件下，蒽基被氧化成蒽醌，分子组装模式也由“头对尾”的超分子聚合物转化为“头仇家”的三元包合物，而三元包合物可以或许在水溶液中放射出猛烈的绿色磷光。

图1：组装体水溶液光谱表征效果。(a) 客体中参加葫芦[8]脲形成超分子聚合物的荧光光谱改变。(b) 超分子聚合物在紫外光照耀下光致发光光谱改变。(c) 超分子聚合物在室温条件下613 nm处寿命。(d) 光照后形成的三元包合物在室温条件下529 nm处寿命。(e) 超分子聚合物随紫外光照耀的CIE 1931色度图。(f) 超分子在连续紫外光光照下发光照片。

越发有味的是，作者乐成地将荧光到磷光放射的光物理性子转化应用于活细胞内差别细胞器的靶向成像。细胞染色试验效果评释，具有赤色荧光放射本领的超分子聚合物可以或许很好地在细胞核内定位成像，而具有绿色磷光放射本领的超分子三元包合物可以或许选择性定位在溶酶体内。别的，通过细胞共孵育超分子聚合物和溶酶体成像剂后发觉，在光照条件下超分子聚合物可以在细胞内重组为三元包合物，并陪同着细胞核中的赤色荧光转化为溶酶体中的绿色磷光。

图2：超分子组装体的细胞染色试验效果。(a-d) 超分子聚合物、(e-h) 超分子三元复合物、(i-l) 两种组装体的细胞成像图。

最终，研究职员以为，该事情使用光氧化驱动计谋初次实现了活细胞内差别细胞器的多色靶向成像，这为开辟刺激相应质料和功效成像试剂提供了新思绪。

相干论文信息：

http://doi.org/10.1021/jacs.1c06741

泉源：南开大学

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