热激活延迟荧光分子探针在生物成像中的研究进展

作者:季宇彬;张娜;王亚丽;张青扬;胡海宇; 刊名:中国医药生物技术 上传者:施连敏

【摘要】近年来快速发展的生物荧光成像技术将荧光显像技术与分子探针结合,对特定分子靶点和通路在组织水平、细胞和亚细胞水平进行非侵袭性显影,实现在活体状态下可视、无损分析和监测不同阶段疾病发展,为疾病的诊断和治疗开启了一片崭新的天地。荧光信号高特异性、高信噪比是生物荧光成像质量关键,然而由激发光源产生的杂散光及生物体

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532 中国医药生物技术 2018 年 12 月第 13 卷第 6 期 Chin Med Biotechnol, December 2018, Vol. 13, No. 6 DOI: 10.3969/j.issn.1673-713X.2018.06.009 ·综述· 热激活延迟荧光分子探针在生物成像中的 研究进展 季宇彬,张娜,王亚丽,张青扬,胡海宇 近年来快速发展的生物荧光成像技术将荧光显像技术与分子探针结合,对特定分子靶点和通路在组织水平、细胞和亚细胞水平进行非侵袭性显影,实现在活体状态下可视、无损分析和监测不同阶段疾病发展,为疾病的诊断和治疗开启了一片崭新的天地。荧光信号高特异性、高信噪比是生物荧光成像质量关键,然而由激发光源产生的杂散光及生物体内几乎涵盖整个紫外-可见光区的大量内源性荧光物质产生的荧光背景噪音干扰,严重影响了目标荧光信号的灵敏度及精准性,降低了成像信噪比。为提高生物成像信噪比,除了需要先进的荧光成像设备外,还需要开发新型高效的荧光探针。近年来出现的激活型智能荧光分子探针[1]、近红外荧光探针[2]及双光子荧光探针[3]均能在一定程度上降低背景噪音,提高信噪比,使得荧光成像更加清晰。由于生物环境的复杂性和多样性,已有荧光探针很难避免来自生物环境自身的干扰。来自生物内源性物质自身荧光及光源杂散光的荧光信号均为短寿命荧光(纳秒级),利用具有长荧光寿命性质的分子探针(微秒-毫秒级)对生物体进行时间分辨成像,在激发光和检测窗口之间引入适当的延迟时间,可高效避免 短寿命荧光背景干扰,极大地提高信噪比和成像质量[4]。由于荧光寿命是分子的固有性质,不易受外界因素干扰,开发新型长荧光寿命探针,避免背景噪音信号干扰,提高成像信噪比,成为未来荧光影像技术研究发展的重点需求。 目前应用于生物成像领域的长寿命分子探针如磷光探针,往往含有稀土金属等贵金属,其经济成本居高不下,生物毒性较大[5-6]。近年来,热激活延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence,TADF)材料由于其最低激发单重态 (S1)和最低激发三重态(T1)之间的能级差 ΔEST 较小,T1 态激子可以通过反向系间窜越过程(reverse intersystem crossing,RISC)上转换到 S 1 态,实现了 T 1 态激子参与 的荧光发射,大大提高了发光效率,其荧光寿命可达微秒至毫秒级(图 1A)。与磷光探针相比,此类探针为有机小分子,一般只需要 < 300 K 的温度就能激活,不需要贵金属及有机配体的参与,合成成本低,已在有机发光材料领域 (organic light emitting diodes,OLED)得到广泛的研究[7-8]。而此类探针荧光效率高、荧光寿命长,具有非常好的生物成像领域应用潜力。目前构建一类具有良好长荧光寿命性质的 A B C 图 1 TADF(A)、传统荧光(B)和磷光(C)发光机制图 基金项目:国家自然科学基金(21807116);中国医学科学院医学与健康科技创新工程(2017-I2M-2-004) 作者单位:150076 哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究发展中心(季宇彬、张娜、王亚丽);100050 中国医学科学院北京协和医学院药物研究所天然药物活性物质与功能国家重点实验室/活性物质发现与适 药化研究北京重点实验室(张青扬、胡海宇) 通信作者:张青扬,Email:zhangqingyang@imm.ac.cn;胡海宇,Email: haiyu.hu@imm.ac.cn 收稿日期:2018-

参考文献

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