基于双光子激发的新型荧光探针用于活体内糖蛋白的示踪

生命活动是生物分子、离子和代谢物相互作用的结果。各种生物分子及其相关生物进程的原位研究有助于增强对复杂生命系统的了解，正受到世界范围内广泛的研究兴趣。聚糖、类脂、核酸以及蛋白质的翻译后修饰等生物分子和生物进程的研究亦已成为化学和生物学领域研究的热点。基于生物正交化学（bioorthogonal chemistry）的新型荧光产生型荧光探针（fluorogenic probe）以其对生物进程干扰小、信噪比高、应用方便、应用范围广泛等独特的优势，在生物大分子荧光成像以及与疾病相关的生物分子的检测等领域有着十分巨大的应用前景。双光子因其组织穿透能力好、生物背景荧光低、对组织伤害小等优点，在细胞、组织等生物环境中的分子、离子标记检测方面亦受到广泛的关注。

近来，武汉大学化学与分子科学学院/生物医用高分子材料教育部重点实验室张先正教授课题组报道了一种新型的基于双光子激发的荧光产生型荧光探针（Naph-yne），并成功将其应用于活细胞和模型动物体内唾液酸糖蛋白结合物的标记。Naph-yne使用易于修饰的1,8-萘二甲酰亚胺作为荧光发色团，并利用电荷转移机理对其荧光特性进行调控，将其转化为可用于生物正交化学标记的荧光探针。经点击化学反应（生物正交化学反应的一种）后，该探针能够实现“关-开”型荧光变化，从而有效的提高荧光标记的信噪比（降低背景噪音）。同时，经点击化学反应后，所得荧光分子具有较大的双光子吸收截面积和非常高的荧光量子产率，表现出良好的双光子激发性能。在细胞唾液酸糖蛋白结合物的标记实验中，该探针展示出优异的目标分子标记能力，实现了99%以上的靶细胞标记率。最后，该课题组选用斑马鱼胚胎作为动物模型，将所得荧光探针用于受精24小时以及48小时的斑马鱼胚胎中唾液酸糖蛋白结合物的标记。图为基于双光子激发的荧光探针用于斑马鱼胚胎内唾液酸糖蛋白检测示意图。实验结果表明，Naph-yne能够有效的对斑马鱼胚胎内的唾液酸糖结合物进行示踪。该荧光探针可作为一种简单有效的工具用于较深组织内生物分子的快速检测，同时也为活体内生物分子动态变化的原位荧光示踪提供了一种新的思路。

相关工作得到了国家科学技术部973计划、国家自然科学基金以及武汉大学自主科研经费的资助。相关研究论文在线发表于Advanced Science（DOI: 10.1002/advs.201500211）。

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