化工學(xué)院陳光教授課題組在功能熒光分子領(lǐng)域取得重要進(jìn)展

近日，我?；瘜W(xué)與化工學(xué)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(jìn)展，相關(guān)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(xué)與化工學(xué)院博士生張遠(yuǎn)超為第一作者，陳光教授為通訊作者，加拿大滑鐵盧大學(xué)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(xué)基金面上項(xiàng)目（22174090）提供經(jīng)費(fèi)支持。該研究的發(fā)表極大地推進(jìn)了我校在相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的影響力。

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

本研究設(shè)計(jì)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(yīng)型熒光分子探針，并研究了鐵死亡對缺氧、復(fù)氧與氧化應(yīng)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(tuán)兩部分構(gòu)成，由此而產(chǎn)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(gè)隨機(jī)路徑下經(jīng)兩次差異放大獲得對比增強(qiáng)的雙通道熒光響應(yīng)。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(qiáng)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(shí)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(fù)氧或氧化應(yīng)激伴有Met去甲基代謝物下調(diào)的微環(huán)境。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，作者提出了“熒光成像-差異分析-化學(xué)干預(yù)”的方案來實(shí)現(xiàn)對鐵死亡的區(qū)域性調(diào)節(jié)及腫瘤發(fā)育調(diào)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(diào)節(jié)因素，對于惡性腫瘤內(nèi)部復(fù)雜環(huán)境切換下的鐵死亡應(yīng)用有著重要意義，并將助力癌癥精確治療技術(shù)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(xué)孫哲教授課題組聯(lián)合研究了利用單線態(tài)雙自由基關(guān)環(huán)反應(yīng)合成高量子產(chǎn)率大環(huán)熒光母體。相關(guān)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(shè)計(jì)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(zhì)，降低了熱激發(fā)電環(huán)化反應(yīng)的反應(yīng)能壘，使得其可在螺烯位置快速高效地進(jìn)行級聯(lián)電環(huán)化反應(yīng)構(gòu)建兩個(gè)C-C鍵，并在氧化劑存在的情況下實(shí)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(yīng)實(shí)現(xiàn)了關(guān)環(huán)反應(yīng)，得到了環(huán)屈化合物，其性質(zhì)穩(wěn)定、熒光量子產(chǎn)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(shù)導(dǎo)航等領(lǐng)域具有重要參考價(jià)值。

新聞小貼士：

陳光，博士、教授、博士生導(dǎo)師、陜西省高層次人才、陜西科技大學(xué)學(xué)術(shù)骨干、全球2%科學(xué)家, 全國教育碩士專業(yè)學(xué)位優(yōu)秀教育管理工作者、陜西省化學(xué)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(xì)化工產(chǎn)品、日用化學(xué)品開發(fā)。主持國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目2項(xiàng)、國家科技部及省自然基金等6項(xiàng)、企業(yè)項(xiàng)目4項(xiàng)、山東省基礎(chǔ)學(xué)科專項(xiàng)資金建設(shè)項(xiàng)目(無機(jī)化學(xué)) 1項(xiàng)。 獲山東省科學(xué)技術(shù)獎二等獎1項(xiàng)；山東省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)獎一等獎2項(xiàng)；濟(jì)寧市自然科學(xué)學(xué)術(shù)創(chuàng)新獎一等獎1項(xiàng)；山東省高等學(xué)校優(yōu)秀科研成果獎三等獎1項(xiàng)。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(quán)國家專利21件，設(shè)計(jì)實(shí)用產(chǎn)品1部。指導(dǎo)學(xué)生獲山東省研究生優(yōu)秀科技創(chuàng)新成果二等獎1項(xiàng)、山東省科技創(chuàng)新大賽三等獎1項(xiàng)、山東省優(yōu)秀畢業(yè)研究生2人、山東省優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文1人。

（核稿：黃文歡 編輯：劉倩）