基于铱配合物的水溶性活细胞磷光探针的研究

由于铱配合物磷光材料具有优异的发光性质，有望使用时间分辨成像技术消除背景荧光干扰，提高荧光成像的信噪比和灵敏度，因此其在细胞成像中的应用引起了人们很大的研究兴趣，成为新兴研究方向。在本项目中，我们针对这一领域存在的一些问题和难点，设计了多种实现铱配合物磷光探针水溶性的方法，开发具有潜在应用价值的水溶性活细胞磷光探针；实现在活细胞内对多种目标分析物（如金属离子和氨基酸）的高效检测；进一步将铱配合物磷光探针与特异性生物分子偶联，实现对肿瘤细胞的靶向成像；并将开发的磷光探针用于时间分辨成像，利用磷光信号在消除背景荧光干扰方面具有的优势，为解决"如何消除背景荧光干扰"这一科学问题找到有效途径。希望通过本项目的实施，从分子设计、材料开发和成像应用等方面做出创新性的研究工作，形成具有自主知识产权的研究成果，为重金属配合物活细胞磷光探针这一新兴领域的发展做出一定贡献。

随着生物医学领域的飞速发展，荧光生物成像技术成为人类认识各种生命现象和生命过程的重要手段。磷光过渡金属配合物具有优异的发光性质，尤其是长的发光寿命使其可通过时间分辨成像技术消除背景荧光干扰，提高成像的信噪比和灵敏度，因此成为新一代生物探针。然而，磷光金属配合物水溶性通常较差，检测效果仍需改进。因此，改善磷光金属配合物的水溶性与生物相容性在生物医学实际应用方面意义重大。在本项目中，我们围绕改善磷光过渡金属配合物的水溶性及其检测性能开展了一系列研究工作：实现了在活细胞内对多种目标分析物（如阳离子、阴离子、氨基酸、氧气等）的高效检测；实现了在活细胞内与疾病相关的特征生物分子以及肿瘤环境监测，并进行肿瘤细胞的靶向染色和光动力学治疗；利用磷光信号在消除背景荧光干扰方面具有的优势，为解决“如何消除背景荧光干扰”这一难题找到有效途径，为今后的材料设计奠定了坚实的基础。通过本项目的实施，无论是从新型水溶性磷光探针的设计与制备还是从时间分辨成像技术发展来说，都取得了令人瞩目的研究成果，具有重要意义。该项目按预期计划执行，经费使用合理。在该项目的支持下，培养博士后、博士、硕士研究生二十余名，并取得了一系列研究成果。已在Nature Communications、Angewandte Chemie International Edition、Advanced Functional Materials、Chemical Science、Advanced Science、Chemical Communications、Advanced Healthcare Materials、Scientific Reports等期刊公开发表SCI论文43篇。受邀在Chemical Reviews发表综述文章，系统总结了该领域的研究进展。该论文入选2013年度中国百篇最具影响国际学术论文。已授权中国发明专利8项，另有16项中国发明专利已经公开。在本项目执行期内，项目负责人获得了一些荣誉，入选中组部“万人计划”青年拔尖人才（2014年）、教育部“新世纪优秀人才支持计划”（2012年）、江苏省“333高层次人才培养工程第二层次”中青年科技领军人才（2013年），并获得江苏省杰出青年基金（2013年）的支持，率领的研究团队入选江苏高等学校优秀科技创新团队（2015年）。