熒光傳感對于研究生物過(guò)程和診斷疾病至關(guān)重要，尤其是在背景信號可以變得較弱的第二近紅外（NIR-II）窗口中。然而，當人們試圖將傳感波長(cháng)延伸到第二近紅外（NIR-II）區域以獲得更高的成像對比度時(shí)，構建“開(kāi)-關(guān)”傳感器仍然是***個(gè)巨大的挑戰，這主要是由于難以合成光譜重疊的猝滅劑。
在本研究中，復旦大學(xué)張凡教授與嘉興大學(xué)汪劍波教授研究團隊提出了***種新的熒光猝滅策略，該策略利用空間位阻猝滅劑（SHQ）來(lái)調節熒光團的分子堆積狀態(tài)并抑制發(fā)射信號。密度泛函理論（DFT）計算進(jìn)***步表明，大的SHQ可以與熒光團競爭性地堆積并防止它們的自聚集?；谶@種猝滅機制，通過(guò)SHQ的生物分析物響應性失效實(shí)現了***種新的可激活的“關(guān)-開(kāi)”傳感方法，即空間-阻礙失效geNerated 發(fā)光（SHINE）策略。作為概念驗證，對ClO-敏感的SHQ可導致癲癇小鼠顱骨下海馬和高光子散射腦組織中明亮的NIR-II信號釋放，從而提供活體癲癇小鼠中ClO-生成過(guò)程的實(shí)時(shí)可視化。
圖1. ANB及SHQ
鑒于BODIPY染料優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)，在此，作者提出構建以AIE為特征的NIR-II BODIPY染料ANB作為分子堆積狀態(tài)報告子，其中Aza-BODIPY核用作電子受體，而具有給電子和旋轉性質(zhì)的TPA和TPE單元則被作為電子供體。ANB在600 nm至850 nm范圍內均具有吸光度，峰值為685/775 nm，摩爾消光系數為2.44-3.73×104 M?1 cm?1。被兩親性mDSPE-PEG2000包封后，ANB在PBS中的量子產(chǎn)率可達0.13%。不僅如此，作者制備了***系列具有不同立體化學(xué)結構的空間位阻猝滅劑（SHQ-1~5）（圖1）,并與ANB共包封以促使NIR-II信號持續猝滅并達到“關(guān)”狀態(tài)。圖2. 癲癇可視化
密度泛函理論（DFT）計算進(jìn)***步表明，與高度聚集的ANB-ANB二聚體相比，具有大立體化學(xué)結構的SHQ與ANB的距離更短，分子間相互作用更強，可以與ANB骨架競爭性堆疊，防止ANB直接聚集，從而抑制ANB的熒光信號?；谶@種位阻猝滅方法，作者通過(guò)禁用SHQ，進(jìn)***步提出了***種NIR-II可激活的“關(guān)-開(kāi)”傳感器，即SHINE策略。根據這***策略，在癲癇小鼠模型中，對ClO-敏感的SHQ-6失去了空間位阻效應，在小鼠顱骨下海馬和高光子散射腦組織中釋放出明亮的ANB-SHQ-6肽傳感器NIR-II信號，為癲癇的體內評估提供了***種簡(jiǎn)便的方法（圖2）。這種SHINE“關(guān)-開(kāi)”策略高度依賴(lài)于空間位阻調節的熒光團堆積狀態(tài)，為設計可激活傳感器提供了***種新的選擇。
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