张凡教授团队报道新型近红外二区有机小分子染料用于动物血流动态成像

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维持血液循环系统于良好的工作状态，是生物机体得以生存的基本条件，因此对血液循环系统进行实时监控具有重要意义。在血流监控过程中，不仅需要在单个时间点进行的静态成像，更需要对其实现实时无创的动态监控。与传统的近红外窗口（780-900 nm）相比，近红外二区（NIR-II; 1000-1700 nm）光学生物荧光成像技术可实现更高的信噪比和生物组织穿透深度。而有机分子探针由于具有相对分子量较小，易于代谢，生物毒性低等优势，对于未来的生物医用转化具有较大的潜力。目前虽然有机NIR-II荧光探针已经被广泛报道用于活体成像，然而由于其血液循环半衰期较短（约5-60分钟），无法实现对血液循环系统的动态连续监测。
       近日，化学系张凡教授研究团队（http://nanobiolab.fudan.edu.cn/）以2-苯基吲哚等为原料，通过两步反应可高产率（90%）合成最大吸收和发射波长均大于1000 nm的水溶性近红外成像探针LZ-1105。该分子内芳香母核上扭转的吲哚环提供了较大的空间位阻，端基上含有的四个磺酸根基团进一步赋予了LZ-1105较高的水溶性。同时，该团队利用密度泛函理论解释了LZ-1105有机小分子的电子特性和类似化合物LZ系列分子的光谱差异及规律，为NIR-II有机小分子探针的设计与合成提供了新思路。动物实验证明此分子探针可特异性与血液中的纤维蛋白原结合形成复合物，从而具有较长的血液循环时间（半衰期为3.2小时），可用于实时动态监测小鼠下肢血管缺血再灌注，动脉血栓的溶栓过程以及血脑屏障的开启和关闭等生理变化。
       相关研究论文以“Organic NIR-II Molecule with Long Blood Half-Life for In Vivo Dynamic Vascular Imaging”为题在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications, DOI: org/10.1038/s41467-020-16924-z）。化学系张凡教授为论文通讯作者，已毕业博士生李本浩和博士生赵梦瑶为论文共同第一作者。该工作得到了复旦大学化学系、复旦大学先进材料实验室、聚合物分子工程国家重点实验室、上海市分子催化与功能材料重点实验室、国家重大研究计划项目、国家自然科学基金杰出青年基金、上海市科学技术委员会重点基础研究项目的大力支持。同时，该课题得到了上海交通大学附属第六人民医院的大力帮助。

图1. LZ-1105的结构式以及生物应用

       全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-16924-z
        文章来源：复旦大学
       张凡,复旦大学化学系教授，博士生导师。国家杰出青年基金获得者，中组部青年拔尖人才（万人计划）。2002年获得华东理工大学学士学位，2008年获复旦大学化学系理学博士学位。2008-2010年美国加州大学圣芭芭拉分校化学与生物化学系博士后。2010年8月加入复旦大学化学系，2012年协调成立复旦-陶氏化学联合研究中心，任研究中心副主任。主要研究领域包括生物纳米技术及生物分析，药物储存与释放，体内与体外生物成像等。共发表SCI论文100余篇，论文总他引6000+次, SCI H-index为43。其中包括Nat. Commun（3篇），J. Am. Chem. Soc.（7篇），Angew. Chem. Int. Ed.（5篇），Nano Lett.（4篇），Adv. Mater.（4篇）等权威刊物。18篇论文入选ESI “Highly Cited Papers”。出版英文专著2部（德国Springer/英国皇家化学会）。获得了侯德榜科学技术青年奖、上海市科技进步奖、上海市科技英才奖以及明治生命科学奖等奖励。担任国际期刊Frontiers in Chemistry (Nanoscience Section)主编（IF=3.994），CurrentNanoscience副主编，Advanded Materials旗下Particle & Particle Systems Characterization (Wiley)（IF=4.474）国际编委，《化学学报》、《分析化学》、《中国化学快报》编委。