Fluolab【Angew.Chem】🔬突破808纳米！揭秘7种新型发光分子如何革新体内成像技术
在生物医学成像领域，化学发光探针因其无需外部激发光源、背景信号低、灵敏度高等优势，逐渐成为研究热点。然而，传统的发光分子在波长、亮度、稳定性等方面仍存在诸多限制。近日，《德国应用化学》杂志发表了一项由廖孔科等人主导的研究，报道了7种新型二羟基黄嘌呤衍生的二氧杂环烷（DhX-CLs）化学发光分子的设计与应用。这些分子不仅在发光效率上取得突破，还首次实现了808纳米近红外（NIR）发光在体内成像中的应用，标志着化学发光探针迈入高效、可激活、深层成像的新纪元。 
🧪一、从0到7：DhX-CLs家族的构建与优化
研究团队采用“扩展-限制”策略，结合受体工程，成功构建了7种DhX-CLs分子（DhX-CL1至DhX-CL7）。这些分子以二羟基黄嘌呤为核心，通过引入刚性环结构和不同电子受体，实现了发光波长和效率的精细调控。 
- DhX-CL1：原型分子，发光波长555 nm，量子产率3.62%，发光持续时间达18分钟。
- DhX-CL2至DhX-CL4：通过氯取代和环结构优化，发光效率显著提升。其中DhX-CL4量子产率高达35.4%，是目前已知在500 nm以上波段中最亮的二氧杂环烷分子。
- DhX-CL5至DhX-CL7：进一步扩展π共轭系统并引入TCF类受体，实现近红外发光。其中DhX-CL7发光波长达808 nm，量子产率为3.17%，发光持续时间超过5小时。
这一系列分子的构建不仅展示了分子设计的精妙，也为后续探针开发提供了坚实平台。
📊二、性能对比：DhX-CLs如何超越传统发光分子
研究对DhX-CLs与传统发光分子如Schaap’s dioxetane、C510、DPT等进行了系统对比，结果显示： 
| 分子名称 | 发光波长 (nm) | 量子产率 (%) | 半衰期 (min) | 相对亮度 |
|---|---|---|---|---|
| Schaap's | 470 | 0.0032 | 17 | 1 |
| C510 | 510 | 9.8 | 1.6 | 3063 |
| DhX-CL4 | 560 | 35.4 | 30 | 11063 |
| DhX-CL7 | 808 | 3.17 | 332 | 991 |
DhX-CL4的亮度是Schaap’s的11063倍，DhX-CL7则在近红外波段实现了前所未有的长波发光和高效率，远超现有NIR发光分子。
🧬三、可激活探针开发：精准识别β-半乳糖苷酶与过氧亚硝酸盐
DhX-CLs不仅具备优异的发光性能，还可通过“笼化”策略与生物识别基团结合，构建可激活探针，实现体内特异性成像。 https://ums.proxy.itic-sci.com/https/vpn/3/N7YGZ4LPMWXGTZUTMF3HTLUYNFXGK8JPMNYXN/cms/asset/c95966a0-f43c-4c76-aafc-45ee0a8135ed/anie202514236-fig-0007-m.jpg
📌DhX-CL4-gal：检测β-半乳糖苷酶
- 设计：在DhX-CL4上引入β-半乳糖苷识别基团。
- 表现：在体外检测中，信号增强达2100倍，检测限低至9.5 µU/mL。
- 应用：成功实现对卵巢癌细胞和小鼠肿瘤模型中β-半乳糖苷酶的成像，信号强度与酶表达水平高度相关。
📌DhX-CL7-pn：检测过氧亚硝酸盐（ONOO⁻）
- 设计：在DhX-CL7上引入苯基硼酸基团，响应ONOO⁻。
- 表现：发光波长808 nm，信号持续超过4小时，检测限为112 nM。
- 应用：在LPS诱导的炎症小鼠模型中成功成像，信号强度与ONOO⁻水平呈正相关，并可被特异性清除剂抑制。
🌈四、PEG链的魔力：提升水溶性与组织穿透力
DhX-CL7的成功不仅源于其分子结构，还得益于PEG链的引入： 
- 增强水溶性，减少分子聚集。
- 诱导微胶束形成，提供疏水微环境，延长发光时间。
- 实现波长红移，提升组织穿透力。
研究发现，PEG链长度达到6–8单位时，发光效率和波长红移效果最为显著。
🚀五、未来展望：DhX-CLs开启体内成像新纪元
DhX-CLs家族的成功开发，标志着化学发光探针进入“高亮度+长波长+可激活+体内应用”四维融合的新阶段。其潜力包括： 
- 多种疾病标志物的精准成像；
- 深层组织的无创检测；
- 与AI辅助诊断系统的结合；
- 推动个性化医疗与早期筛查。
随着分子设计策略的不断优化，DhX-CLs有望成为下一代体内成像的核心工具。 
文章信息
📚文章标题：Dihydroxanthene-Derived Dioxetane Chemiluminophores for Activatable in Vivo Imaging 作者：Kongke Liao 等
期刊：Angewandte Chemie International Edition
链接：https://doi.org/10.1002/anie.202514236