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  持續(xù)發(fā)光是指在停止光照或者經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后持續(xù)釋放光子的獨(dú)特現(xiàn)象，主要包括余輝發(fā)光和化學(xué)發(fā)光兩種形式。由于持續(xù)發(fā)光過程無實時激發(fā)，有效降低了組織自發(fā)熒光的干擾，因此其信噪比（SBR）和特異性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的熒光成像模式，所以持續(xù)發(fā)光在光學(xué)診斷方面有著巨大應(yīng)用前景。然而持續(xù)發(fā)光材料在臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用方面仍然面臨巨大挑戰(zhàn)，如生物安全問題、改性困難、不穩(wěn)定、短波長發(fā)射等。因此開發(fā)新型持續(xù)發(fā)光材料一直是相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者們重點研究的熱門領(lǐng)域。

  近期，南開大學(xué)丁丹教授團(tuán)隊在Angewandte Chemie International Edition上發(fā)表了題為“Activatable Persistent Luminescence from Porphyrin Derivatives and Supramolecular Probes with Imaging-Modality Transformable Characteristics for Improved Biological Applications”的論文。本論文首次報道了卟啉類衍生物的持續(xù)發(fā)光現(xiàn)象（長余輝發(fā)光以及ONOO-誘導(dǎo)的化學(xué)發(fā)光）及其發(fā)光機(jī)制。此外，采用焦脫鎂葉綠酸A（Ppa）與腫瘤靶向性自組裝多肽共價偶聯(lián)，成功實現(xiàn)了腫瘤特異性成像和腫瘤免疫原性死亡（ICD）藥物的篩選。

  如圖1所示，以Ppa為代表的六種卟啉衍生物，分別通過激光照射和ONOO-激發(fā)，均可以觀察到不同亮度的持續(xù)發(fā)光現(xiàn)象；除HMME外，其余幾種衍生物的最大發(fā)射（750 nm左右）能夠達(dá)到近紅外區(qū)域，并持續(xù)發(fā)射60分鐘左右；發(fā)光機(jī)理研究表明，C=C雙鍵氧化形成不穩(wěn)定的高能二氧雜環(huán)丁烷中間體并降解是實現(xiàn)持續(xù)發(fā)光的關(guān)鍵反應(yīng)。 

圖1. 卟啉衍生物的持續(xù)發(fā)光性質(zhì)和機(jī)制探索

  Ppa已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于光聲成像方面。將光聲能夠深層成像和持續(xù)發(fā)光高靈敏度成像的特點相結(jié)合，Ppa可作為一種具有雙模態(tài)成像能力的光學(xué)診斷試劑應(yīng)用于腫瘤的診斷。如圖2所示，通過將Ppa與腫瘤靶向性自組裝多肽共價偶聯(lián)，并組裝形成具有β-sheet結(jié)構(gòu)的超分子納米組裝體Ppa-FFGYSAYPDSVPMMS（簡稱Ppa-FFGYSA），該組裝體對高表達(dá)EphA2蛋白的腫瘤細(xì)胞具有高效的靶向能力，在兩種不同的腫瘤小鼠模型（原位乳腺癌和腹膜癌小鼠模型）中均實現(xiàn)了持續(xù)發(fā)光成像引導(dǎo)的腫瘤切除。

圖2. Ppa多肽組裝體的構(gòu)建和腫瘤光聲成像及持續(xù)發(fā)光成像引導(dǎo)的腫瘤切除

  如圖3所示，當(dāng)體內(nèi)腫瘤經(jīng)歷免疫原性死亡（ICD）時，會伴隨大量中性粒細(xì)胞的浸潤，同時中性粒細(xì)胞釋放RONS（尤其是ONOO-），因此，ONOO- 激活的Ppa-FFGYSA的持續(xù)發(fā)光可快速、實時評估腫瘤中浸潤的中性粒細(xì)胞水平，從而實現(xiàn)ICD藥物的快速和精確篩選，與傳統(tǒng)的動物層面的ICD藥物篩選方法（包括組織病理學(xué)和免疫熒光分析）相比，后者通常需要花費(fèi)數(shù)天時間，而Ppa-FFGYSA的ONOO- 激活的持續(xù)發(fā)光只需要~8小時就能達(dá)到同樣的效果，從而大大加快了藥物評估的進(jìn)程。

圖3. Ppa用于腫瘤ICD藥物篩選

  作者從研究中發(fā)現(xiàn)，在生命體系中聚集狀態(tài)下，卟啉衍生物的持續(xù)發(fā)光仍然受聚集導(dǎo)致猝滅（ACQ）性質(zhì)的影響，作者在今后的工作中將重點賦予其聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）性質(zhì),以改善其聚集發(fā)光，從而進(jìn)一步提高生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的靈敏度和信噪比。文章的第一作者是南開大學(xué)的博士研究生段星晨和博士后張國強(qiáng)，通訊作者為丁丹教授。該研究主要由國家自然科學(xué)基金面上項目（51873092，第一標(biāo)注）資助完成。

  原文信息：

  Activatable Persistent Luminescence from Porphyrin Derivatives and Supramolecular Probes with Imaging-Modality Transformable Characteristics for Improved Biological Applications

  Angewandte Chemie International Edition 

  DOI: 10.1002/anie.202116174

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202116174