多功能聚集诱导发光近红外荧光探针的合成及其谷氨酰转肽酶的检测

Abnormal regulation or deficiency of γ-glutamyltranspeptidase (GGT) is directly linked to human diseases such as hepatic steatosis, diabetes, and cancer. To understand the physiological and pharmacological roles of GGT, it is crucial to develop a simple and rapid method for GGT detection in biological samples. In this project, we will develop the AIE near-infrared fluorescent probes with multifunctions for imaging and therapy built with N-annulated perylene, perylene bisimide and diketopyrrolopyrrole, which are all high-performance fluorescent dyes with the favorable single or two-photon induced near-infrared fluorescence. Firstly, we will develop the NIR two-photon fluorescent probes for AIE fluorescent imaging-guided photodynamic therapy with the introduction of tetraphenylethylene-arylamine strong donors, recognition groups for tumor biomarkers (γ-glutamine), mitochondrion-targeted groups (triphenylphosphine salt) and 5-aminolevulinic acid, which is the precursor of photosensitizer in the process of metabolism. Secondly, we will develop the NIR fluorescent probes for AIE fluorescent imaging-guided chemotherapy with the rational connection of various anticancer drugs (doxorubicin, gemcitabine and camptothecin). On the basis we will explore the multifunctional AIE fluorescent probes with NIR absorption. The smart design endowed these AIE fluorescent probes with strong capability to visualize intracellular molecular activities and detect tumor biomarkers with the help of time-resolved fluorescent microscopes, which would be of great significance to improve the sensitivity and specificity of early diagnosis and treatment of tumors.

γ-谷氨酰转肽酶（GGT）水平的异常与脂肪肝、糖尿病、癌症等多种疾病的发生密切相关，发展快速和准确检测GGT含量的近红外AIE荧光探针对上述疾病的早期诊断具有重要意义。本项目拟利用氮杂苝、苝酰亚胺及吡咯并吡咯二酮等高性能染料有效单光子或双光子激发诱导近红外发光的特性，将具有AIE性能四苯乙烯-芳胺给体、三苯基膦盐线粒体定位基团及肿瘤标志物识别的靶向基团（γ-谷氨酰基）引入到高性能染料荧光基团。进一步键联5-氨基酮戊酸光敏剂，利用其在体内代谢产生具有强光敏作用的原卟啉Ⅸ，发展双光子激发诱导近红外荧光成像和光动力治疗的多功能AIE荧光探针；此外，通过合理链接抗癌药物（阿霉素、吉西他滨、喜树碱）创新合成具有药物靶向释放的多功能AIE近红外荧光探针；探索开发近红外吸收的多功能AIE荧光探针；利用时空分辨荧光显微成像技术实现细胞内分子事件的实时观测和动态研究，提高肿瘤早期诊断和治疗的灵敏度和特异性。

1. 多功能聚集诱导发光近红外荧光探针的合成和性能研究。创新合成了一系列基于DPP、菲醌喹喔啉、吡啶噻二唑、四苯基乙烯聚集诱导发光的近红外荧光探针，实现了对柠檬酸、活细胞内源性超氧阴离子的检测以及脂多糖、凝集素PNA的特异性检测和肝癌细胞的靶向成像。.2. GGT酶激活DPP比率荧光探针的构建及其光动力性能研究。创新合成了针对γ-谷氨酰转肽酶（GGT）的多功能比率型荧光探针和酶激活光敏剂DPP-GGT，实现了对细胞和活体中的内源性GGT含量的检测和HepG2细胞的特异性光动力学杀伤，具有诊断和治疗的双重作用。.3. 基于DPP的比率型近红外荧光探针的合成和性能研究。以含吡啶基DPP为荧光团，设计合成了比率型荧光探针DPP-AM用于活细胞内源性酯酶的检测；构建了具有大荧光发射波长变化（>100 nm）的比率型荧光探针DPP-S用于MCF-7和RAW264.7细胞内源性超氧阴离子（O2-）的成像检测，实现了对脂多糖刺激、诱导老鼠炎症模型内源性O2-的检测和成像。.4. 基于吩嗪染料pH响应纳米试剂光声成像引导的光热治疗。创新性将还原吩嗪用于近红外吸收的A-D-A型有机小分子染料的构建，将其与人血清白蛋白自组装形成纳米颗粒，实现了小鼠皮下组织光声成像和肿瘤的光热治疗。此外，将开闭环机理用于构建pH敏感的吩嗪近红外吸收有机小分子染料，通过脂质体包裹形成纳米颗粒后，用于体外pH和小鼠肿瘤的光声成像，实现了肿瘤弱酸环境响应的光热治疗。.5. 基于DPP的小分子染料用于NIR-IIa区荧光生物成像。以噻吩-DPP为荧光团，并引入茚并噻吩作为π桥，设计合成了具有NIR-IIa发射的化合物T25，将其包裹成纳米颗粒，实现了对小鼠全身、后肢股血管和脑血管的NIR-II和NIR-IIa荧光成像以及小鼠小肠处转移性微小肿瘤的高空间分辨率NIR-IIa荧光成像。.6. 本项目在 Sci. China Chem., ACS Appl. Mater. Interfaces, Anal. Chem., J. Mater. Chem. C, Chem. Commun., Chem. Eur. J等SCI期刊发表了38篇论文。申请发明专利3项，其中1项已授权。培养研究生19名。