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肖玉玲副教授近红外二区线粒体靶向诊断和治疗研究取得进展

来源:admin  浏览量:  更新时间:2020-12-04 15:31:10

12月3日,《自然•通讯》在线发表了病毒学国家重点实验室、武汉大学药学院肖玉玲副教授最新研究成果,在近红外二区线粒体靶向诊断和治疗方面取得新进展。

该论文题为“Upconversion NIR-II fluorophores for mitochondria-targeted cancer imaging and photothermal therapy”。博士生周晖和曾小东为论文的第一作者,肖玉玲与洪学传教授为共同通讯作者。此外,南京邮电大学的范曲立教授和胡文博博士为化合物的结构表征提供了重要的帮助。该研究获得了国家重点研发计划项目、武汉市应用基础前沿项目、国家自然科学基金面上项目等资助。

据了解,线粒体靶向荧光探针主要集中应用于可见光区和近红外一区成像,目前能够穿过细胞膜并靶向线粒体的小分子结构是带有正电荷的离子盐如季铵盐和磷盐。线粒体成像染料能够用于细胞固定和成像的相对较少,光稳定性较差,而且斯托克斯位移小,毒性大和孵育时间长;针对于依赖蛋白定位的线粒体染料存在着合成提纯困难,原料花销投入大,操作方法复杂等缺点。为了克服以上缺点,肖玉玲副教授团队以噻喃嗡盐为母核,通过改变其取代基,可调控的智造一系列D-A结构的近红外二区(1000-1700纳米)染料小分子(ZL201811450030.7),其中线粒体靶向近红外二区荧光探针H4首次实现活细胞或固定细胞的低浓度(1纳摩尔)上转化成像,与常规线粒体靶向荧光探针相比,其具有更好的光稳定性,对于线粒体成像具有更高的选择性,有可能成为市场上可获得的标准替代品。

肖玉玲使用化学合成的手段,通过Click反应引入短链聚乙二醇以增加其水溶性以及靶向肽PPSHTPT增加骨肉瘤靶向能力,合成出骨肉瘤靶向探针H4-PEG-PT,H4-PEG-PT可以借助自身的正电荷进入线粒体,成功实现了骨肉瘤细胞的线粒体以及原位骨肉瘤靶向成像。通过进一步实验证明,H4-PEG-PT具有优越的光热性能,在808 nm激光照射下能够促使线粒体凋亡,从而杀死肿瘤细胞,达到治疗骨肉瘤的效果,实现诊疗一体化。

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肖玉玲在开发更深的穿透深度,更高的分辨率的NIR-IIb (1500–1700 nm)生物成像取得了一系列原创性成果。以苯并二噻二唑为母核,通过引入不同的电子给体与结构扭曲基团,采用聚集诱导发光策略得到了以HL3、HQL2为代表的结构高度扭曲的NIR-IIb 荧光染料(45°~50.9°),并在水溶液中展现出极高的量子产率,首次实现了对1550 nm 以上的活体全身、脑血管系统、淋巴引流的超高分辨率成像,展现出巨大的临床应用前景。另外肖玉玲在新颖结构NIR-II有机小分子的设计开发、生物应用领域以及肿瘤药物的递送,开展了系统深入的研究。

论文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-020-19945-w