...子刊:腫瘤成像新突破,南開大學劉育團隊在水中純有機室溫磷光上...

2020-12-08 健康界

純有機室溫磷光（RTP）由於其壽命長、Stokes位移大、有三線態參與等優點，在有機發光二極體、數據安全、傳感和生物成像等方面被廣泛應用受到越來越多人們的關注。更重要的，RTP易於與細胞器中的自發螢光和背景螢光區分開，因此有望在體內提供許多優勢。

但不幸的是，源於水溶液中的氧氣和其他分子導致的猝滅，大多數顯示RTP的系統都是固態的，極大的限制了RTP在水性生物系統中的實際應用。因此，迫切需要開發在水溶液中顯示RTP的純有機化合物，尤其水中純有機材料的毫秒級RTP。

近日，南開大學劉育教授團隊在 Nature 子刊 Nature Communications 雜誌發表了題為：Ultralong purely organic aqueous phosphorescence supramolecular polymer for targeted tumor cell imaging 的研究論文。

研究團隊巧妙的將磷光基團4-（4-溴苯基）吡啶-1-鹽（BrBP）與具有腫瘤靶向的透明質酸（HA）高分子鏈進行結合，進而開發水溶性超長純有機室溫磷光超分子聚合物，可用於靶向腫瘤細胞成像。

研究團隊發現在HA–BrBP水溶液中添加葫蘆[n]脲(CB[n]s, n=7/8)形成假輪烷聚合物時，其形貌由小球分別變為線性和大球型組裝體，而在其發光光譜500nm處均出現新的發射峰，尤其與CB [8]形成的組裝體在500 nm處的發射強度大約是在380 nm附近的發射強度的2倍，通過N2驗證實驗證明了在500 nm處的發射峰歸屬於磷光發射，更重要的是CB [8] / HA-BrBP的磷光比CB [7] / HA-BrBP強很多。通過變溫實驗以及壽命實驗進一步驗證了500 nm發射峰處的磷光，同時驚奇的發現CB [8] / HA-BrBP在500nm處的磷光壽命為4.33 ms（量子產率7.58％）。

結果表明，CB [8] / HA-BrBP假輪烷聚合物可以實現水溶液中的高效RTP。迄今為止，該聚合物在水溶液中的任何純有機物質具有相對較長的RTP壽命。

根據實驗並結合密度泛函理論計算（DFT）、非共價相互作用（NCI）分析、Mulliken 電荷以及輻射和非輻射衰減速率常數的計算結果推斷主體-客體相互作用，π-π/Br-π相互作用，滷素鍵和多個氫鍵的協同作用共同限制了磷光分子的運動，從而促進了ISC並減少了非輻射衰變，從而導致了水溶液中CB [8] / HA-BrBP的超長的RTP。

根據HA的靶向性他們研究了CB [8]/HA-BrBP在活細胞中磷光成像的應用。將三種類型的癌細胞（A549，HeLa，KYSE–150）與CB [8] / HA-BrBP一起孵育，通過共聚焦顯微鏡獲得515-540 nm的細胞內發射光信號，顯示該假輪烷聚合物均發出強烈的綠色磷光，而在293T細胞中未觀察到明顯的磷光，並且根據細胞定位染色顯示了在線粒體中，結果表明，該假輪烷聚合物比正常細胞優先靶向腫瘤細胞的線粒體中。

本文所述的超分子策略不僅將為開發在水溶液中表現出RTP的純有機化合物提供新的途徑，而且還將拓寬磷光的應用。

據悉，該論文第一作者為南開大學博士研究生周維磊，目前已就職於內蒙古民族大學化學與材料學院，通訊作者為南開大學劉育教授。

論文連結：

https://www.nature.com/articles/s41467-020-18520-7

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