化工學院陳光教授課題組在功能熒光分子領域取得重要進展

近日，我?；瘜W與化工學院陳光教授課題組在新型熒光分子開發(fā)方面取得重要進展，相關研究成果以“Microenvironment-differential Imaging of Demethylated Metabolites of Methionine for Identifying Ferroptosis Regional Preferences with Path-independent Equifinal Fluorescence Probes”為題發(fā)表在《Angew. Chem.》（自然指數(shù)期刊，綜合性1區(qū)TOP期刊），我校為第一通訊單位，化學與化工學院博士生張遠超為第一作者，陳光教授為通訊作者，加拿大滑鐵盧大學的Xinrui Ji研究員及我校劉玉霞副教授為共同通訊作者。國家自然科學基金面上項目（22174090）提供經費支持。該研究的發(fā)表極大地推進了我校在相關學科領域的影響力。

作為細胞的重要調控機制，鐵死亡已被探索用于癌癥的治療，并且這一技術與微環(huán)境下的活性硫物種代謝有著密切關聯(lián)。鐵死亡的微環(huán)境偏向性是腫瘤精確治療的關鍵因素之一，然而在實際中蛋氨酸(Met)的異質化代謝和探針的隨機反應使得鐵死亡的區(qū)域鑒別及其精確調控越發(fā)困難。

本研究設計合成了用于Met去甲基代謝物微環(huán)境差異成像的多路徑等同響應型熒光分子探針，并研究了鐵死亡對缺氧、復氧與氧化應激微環(huán)境下Met去甲基代謝區(qū)域差異的偏向性。該探針由可對氧化還原微環(huán)境智能識別的可控中間體以及可對Met去甲基化代謝物識別的觸發(fā)基團兩部分構成，由此而產生的熒光信號邏輯與不同微環(huán)境下Met去甲基化差異代謝相匹配，從而可在兩個隨機路徑下經兩次差異放大獲得對比增強的雙通道熒光響應。即使鐵死亡引起微環(huán)境變化及Met氧化，該探針也可提供協(xié)同增強的熒光差異對比度以凸顯微環(huán)境的差異性。作者利用該探針實現(xiàn)了血管周圍組織的動態(tài)微環(huán)境差分成像, 腫瘤熒光成像分析顯示鐵死亡傾向于復氧或氧化應激伴有Met去甲基代謝物下調的微環(huán)境。根據這些發(fā)現(xiàn)，作者提出了“熒光成像-差異分析-化學干預”的方案來實現(xiàn)對鐵死亡的區(qū)域性調節(jié)及腫瘤發(fā)育調控。該工作以Met去甲基化代謝物的微環(huán)境差異作為對鐵死亡的偏向性調節(jié)因素，對于惡性腫瘤內部復雜環(huán)境切換下的鐵死亡應用有著重要意義，并將助力癌癥精確治療技術的發(fā)展。

此外，為開發(fā)新型熒光分子，陳光教授課題組與天津大學孫哲教授課題組聯(lián)合研究了利用單線態(tài)雙自由基關環(huán)反應合成高量子產率大環(huán)熒光母體。相關研究成果以“S-Shaped Helical Singlet Diradicaloid and Its Transformation to Circumchrysene via a Two-Stage Cyclization”為題發(fā)表在《Journal of the American Chemical Society》（自然指數(shù)期刊，綜合性1區(qū)TOP期刊），我校為第二通訊單位，陳光教授為共同通訊作者。文中設計并合成了具有單線態(tài)雙自由基基態(tài)的S形雙重螺烯化合物。該化合物的雙自由基性質，降低了熱激發(fā)電環(huán)化反應的反應能壘，使得其可在螺烯位置快速高效地進行級聯(lián)電環(huán)化反應構建兩個C-C鍵，并在氧化劑存在的情況下實現(xiàn)脫氫得到共軛延展的螺烯化合物。最后作者利用Scholl反應實現(xiàn)了關環(huán)反應，得到了環(huán)屈化合物，其性質穩(wěn)定、熒光量子產率高，對于后續(xù)開發(fā)高亮度熒光分子并用于腫瘤切除手術導航等領域具有重要參考價值。

新聞小貼士：

陳光，博士、教授、博士生導師、陜西省高層次人才、陜西科技大學學術骨干、全球2%科學家, 全國教育碩士專業(yè)學位優(yōu)秀教育管理工作者、陜西省化學會理事、Frontiers in Chemistry副編輯。研究方向包括：1）光/電分子材料開發(fā)與生化分析；2）電催化合成及電池材料研發(fā)；3）精細化工產品、日用化學品開發(fā)。主持國家自然科學基金面上項目2項、國家科技部及省自然基金等6項、企業(yè)項目4項、山東省基礎學科專項資金建設項目(無機化學) 1項。 獲山東省科學技術獎二等獎1項；山東省高等學?？茖W技術獎一等獎2項；濟寧市自然科學學術創(chuàng)新獎一等獎1項；山東省高等學校優(yōu)秀科研成果獎三等獎1項。近年來以通訊作者或第一作者發(fā)表1區(qū)論文30余篇，包括 J. Am. Chem. Soc、Angewandte Chemie、Nature Communications、Chemical Society Reviews、Chemical Science、Advanced Science、Advanced Functional Materials、Biomaterials、Analytical Chemistry、Inorganic Chemistry等。獲授權國家專利21件，設計實用產品1部。指導學生獲山東省研究生優(yōu)秀科技創(chuàng)新成果二等獎1項、山東省科技創(chuàng)新大賽三等獎1項、山東省優(yōu)秀畢業(yè)研究生2人、山東省優(yōu)秀學士學位論文1人。

（核稿：黃文歡 編輯：劉倩）