肿瘤成像新突破，南开大学刘育团队在水中纯有机室温磷光上取得新进展学术资讯

来源：Bio生物世界

纯有机室温磷光（RTP）由于其寿命长、Stokes位移大、有三线态参与等优点，在有机发光二极管、数据安全、传感和生物成像等方面被广泛应用受到越来越多人们的关注。更重要的，RTP易于与细胞器中的自发荧光和背景荧光区分开，因此有望在体内提供许多优势。

但不幸的是，源于水溶液中的氧气和其他分子导致的猝灭，大多数显示RTP的系统都是固态的，极大的限制了RTP在水性生物系统中的实际应用。因此，迫切需要开发在水溶液中显示RTP的纯有机化合物，尤其水中纯有机材料的毫秒级RTP。

近日，南开大学刘育教授团队在 Nature 子刊 Nature Communications 杂志发表了题为：Ultralong purely organic aqueous phosphorescence supramolecular polymer for targeted tumor cell imaging 的研究论文。

研究团队巧妙的将磷光基团4-（4-溴苯基）吡啶-1-盐（BrBP）与具有肿瘤靶向的透明质酸（HA）高分子链进行结合，进而开发水溶性超长纯有机室温磷光超分子聚合物，可用于靶向肿瘤细胞成像。

研究团队发现在HA–BrBP水溶液中添加葫芦[n]脲(CB[n]s, n=7/8)形成假轮烷聚合物时，其形貌由小球分别变为线性和大球型组装体，而在其发光光谱500nm处均出现新的发射峰，尤其与CB [8]形成的组装体在500 nm处的发射强度大约是在380 nm附近的发射强度的2倍，通过N2验证实验证明了在500 nm处的发射峰归属于磷光发射，更重要的是CB [8] / HA-BrBP的磷光比CB [7] / HA-BrBP强很多。通过变温实验以及寿命实验进一步验证了500 nm发射峰处的磷光，同时惊奇的发现CB [8] / HA-BrBP在500nm处的磷光寿命为4.33 ms（量子产率7.58％）。

结果表明，CB [8] / HA-BrBP假轮烷聚合物可以实现水溶液中的高效RTP。迄今为止，该聚合物在水溶液中的任何纯有机物质具有相对较长的RTP寿命。

根据实验并结合密度泛函理论计算（DFT）、非共价相互作用（NCI）分析、Mulliken 电荷以及辐射和非辐射衰减速率常数的计算结果推断主体-客体相互作用，π-π/Br-π相互作用，卤素键和多个氢键的协同作用共同限制了磷光分子的运动，从而促进了ISC并减少了非辐射衰变，从而导致了水溶液中CB [8] / HA-BrBP的超长的RTP。

根据HA的靶向性他们研究了CB [8]/HA-BrBP在活细胞中磷光成像的应用。将三种类型的癌细胞（A549，HeLa，KYSE–150）与CB [8] / HA-BrBP一起孵育，通过共聚焦显微镜获得515-540 nm的细胞内发射光信号，显示该假轮烷聚合物均发出强烈的绿色磷光，而在293T细胞中未观察到明显的磷光，并且根据细胞定位染色显示了在线粒体中，结果表明，该假轮烷聚合物比正常细胞优先靶向肿瘤细胞的线粒体中。

本文所述的超分子策略不仅将为开发在水溶液中表现出RTP的纯有机化合物提供新的途径，而且还将拓宽磷光的应用。

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