近日，南京邮电大学材料科学与工程学院博士生党支部戴佩伶同学取得重要科研进展，成功制备出一种基于磷光寿命响应的生物正交探针，用于时间分辨光学标记与细胞成像研究。相关成果以Phosphorescent Iridium(III) Phenanthrolinedione Complexes as Lifetime-Responsive Bioorthogonal Probes for Wash-Free Time-Resolved Bioimaging of Cellular Labeling为题发表在国际权威期刊《德国应用化学》上。

生物正交化学是一类高效特异性标记反应，能够在复杂的生命系统中实现精准的分子标记而不干扰其他生物过程。荧光开启型生物正交探针依赖荧光“开关”效应，能够在活体系统中特异性标记生物分子并激活荧光信号，实现非侵入性、免洗的可视化成像。然而，该类探针因缺失反应前探针的荧光信号，无法实时监测标记过程。寿命响应型生物正交探针则克服了这一局限性。这类探针在标记前后寿命具有显著的差别，结合发光寿命显微成像技术（PLIM），能够在时间维度上精准区分反应前后的探针，进而实现免洗标记过程的高分辨率动态可视化成像。

基于此，戴佩伶同学报道了一系列含菲醌结构的磷光铱配合物探针，当与生物分子上的当归内酯基团发生生物正交反应时，由于配合物发射激发态的改变，引发配合物表现出三种不同的磷光响应模式。其中，配合物5和6对磷光寿命表现出显著的响应，能够在同一细胞内有效分区未反应的探针（< 300 ns）和标记产物（> 300 ns）。在此基础上，利用配合物5实现了反应诱导的细胞器靶向、细胞膜以及表面糖蛋白的标记、整合素a_vb₃标记与细胞内化过程。寿命测量提供了一种不受探针浓度影响的定量检测手段，不仅能够帮助我们实时追踪反应进程，又可优化标记效率并减少探针消耗。这项工作为发展高性能的生物正交探针提供了理论见解，有力推动其在生物正交标记领域的应用拓展。

图1 寿命响应型磷光铱配合物生物正交探针的设计、磷光响应及时间时间分辨光学标记与细胞成像研究

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202504230

戴佩伶，女，南京邮电大学材料科学与工程学院有机电子学专业2021级博士研究生，2024年6月加入中国共产党。研究生期间以第一作者身份在Angewandte Chemie International Edition、Chemical Science、Dalton Transactions国际期刊发表学术论文4篇，合作发表SCI论文14篇，主持江苏省研究生创新计划项目一项。