作者:马会民等 来源:《化学》 发布时间:2021/12/18 17:36:52
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中科院化学所提出新型罗丹明类光学探针

 

2021年12月16日,中国科学院化学研究所的马会民教授团队在Chem上发表了一篇题为“New rhodamines with changeable π-conjugation for lengthening fluorescence wavelengths and imaging peroxynitrite”的新研究成果。

课题组在碱性甲醇中由罗丹明与盐酸羟胺通过名为ICCAS的重排反应,一步制得了具有二苯并[1,4]氧氮杂环庚烷核心骨架的罗丹明类新型光学探针,实现了巨噬细胞泡沫化过程的荧光成像分析,并揭示出该过程中产生的过氧亚硝基主要位于脂滴中。

论文通讯作者是史文、李晓花与马会民;第一作者是张昊琳与许衍慧。

 

罗丹明类染料具有优越的光学性能,并广泛用于各种打开型荧光探针的设计与制备。通常,罗丹明类荧光探针与分析物反应后,产生最大吸收波长位于500–550 nm、最大发射波长位于520–580 nm左右的荧光团。对于生物成像而言,这种分析波长仍然相对较短。因此,任何可改造罗丹明的π共轭结构以产生更长分析波长、进而获得更低荧光背景和更强穿透能力的方法仍然广受关注,但却颇具挑战性。

近日,中国科学院化学研究所的马会民教授团队将罗丹明与盐酸羟胺在碱性甲醇中通过一步反应,制得了具有二苯并[1,4]氧氮杂环庚烷核心骨架的新型罗丹明类光学探针ON-Rs(图1),该合成机理被命名为ICCAS重排。

图1:ON-Rs的合成路线与性质

此类罗丹明探针的结构通过了多种分析方法的表征与确证。而且,该类探针能克服其它活性氧物种的干扰而特异性与过氧亚硝基反应(图2),释放出分析波长更长甚至接近近红外区的恶嗪类荧光体。

图2:ON-RB与过氧亚硝基的反应性质

其中,由罗丹明B制得的探针ON-RB已用于小鼠单核巨噬细胞中外源性与内源性过氧亚硝基的成像分析(图3)。通过RAW264.7细胞与泡沫细胞中的共定位成像实验以及共定位系数的变化,揭示了细胞泡沫化过程中产生的过氧亚硝基可能主要位于脂滴中(图4)。

图3:过氧亚硝基在活细胞中的成像

图4:细胞中的共定位实验

该研究所报道的具有二苯并[1,4]氧氮杂环庚烷核心的罗丹明类新骨架结构,以及其与过氧亚硝基的特异性反应,为设计合成更长波长、以适用于生物成像的罗丹明类光学探针提供了新策略。

该课题由中国科学院化学研究所活体分析化学团队独立完成;中国科学院化学研究所成立于1956年,是以基础研究为主,有重点地开展国家急需的、有重大战略目标的高新技术创新研究,并与高新技术应用和转化工作相协调发展的多学科、综合性研究所,是具有重要国际影响、高水平的化学研究机构。相关工作得到了国家自然科学基金委与科院的大力支持。(来源:科学网)

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.chempr.2021.11.023

 
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