高灵敏近红外金属离子荧光传感器及其活体成像的探索性研究

设计合成高灵敏近红外荧光探针检测和跟踪活性物种小分子是生命科学重要的前沿研究领域。本项目围绕荧光分子－主客体－微环境检测，设计合成高灵敏近红外金属离子荧光探针，充分发挥近红外化学荧光探针信号转导的优势，重点发展甲川菁类、二氰吡喃类、苝酰亚胺类衍生等发色团；依据新的传感机理和金属离子自身特点，特别是针对Cu2+设计荧光增强型近红外小分子探针，通过荧光单元和识别基团的优化组合构建近红外小分子荧光探针及硅烷化前驱体化合物；采用自组装和共价键桥连等固载方式与小分子荧光探针结合，通过调节硅胶孔道结构和骨架单元系统研究硅材料对传感性能的影响；解决近红外小分子荧光传感器的扩散性、自聚集、光漂白现象等制约其在生物成像中实际应用的问题，建立和发展具有鲜明医学诊断特色的、可应用于细胞内重要客体分子、细胞微环境变化检测与影像的光学探针设计方法，为荧光传感器和活体影像的基础研究提供分子材料与新型传感机理。

发展高灵敏近红外荧光探针检测和跟踪活性物种小分子是生命科学重要的前沿研究领域。本项目重点创制了多系列长波长、近红外新型结构可控的高性能功能染料，探讨并揭示染料分子结构与聚集荧光增强、大位移比率型响应等荧光调控机制之间的规律，发展一系列新型近红外发色团的高灵敏荧光探针，并充分发挥近红外化学荧光探针信号转导的优势，解决了近红外小分子荧光传感器的扩散性、自聚集、光漂白现象等制约其在生物成像中实际应用的问题，成功应用于生物过程中的可视化、在体智能标记等方面。主要创新工作点（1）创新性调控近红外染料的π共轭体系，构建一系列大斯托克斯位移的近红外荧光传感器，对生物体的内源性活性小分子代谢过程进行可视化示踪；（2）突破传统染料固体自聚集荧光淬灭的局限性，发展了一类近红外喹啉腈类聚集诱导荧光增强型荧光探针，并且在荧光染料波长、分子的聚集形貌与生物靶向特性取得了重要突破；（3）基于新颖的荧光强化机制，通过自组装和共价键桥连等固载方式与小分子荧光探针结合，利用核壳结构硅材料包裹法、涡轮快速沉淀法等制备方法，发展具有高灵敏度、高稳定性、抗干扰特色的长波长近红外荧光探针。. 该项目已先后在Chem. Soc. Rev. (1篇，封面文章)、Nature Protocols (1 篇)、J. Am. Chem. Soc. (4篇)、Angew. Chem. Int. Ed. (1篇)、Chemical Science (4篇)、Biomaterials (1篇)，Chem. Comm. (5篇)、ACS Appl. Mater. Interfaces（4篇）等国际主流有影响的SCI收录学术刊物上发表了相关工作28篇学术论文，其中影响因子大于6.0的文章21篇，1项中国发明专利授权。项目资助期间获得上海市浦江人才，教育部霍英东青年教师基金等资助。