可肾脏排泄型近红外二区有机荧光染料的合成及生物应用研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    81801749
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    21.0万
  • 负责人：
    杨晴来
  • 依托单位：
    南华大学
  • 学科分类：
    H2706.分子影像
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

A new type of highly efficient NIR-Ⅱ water-soluble fluorescent probe with rapidly renal excretion will be designed and synthesized for biological application. According to S-D-A-D-S designed NIR-Ⅱorganic fluorophore, the main skeleton of electron-shielding unit (S), electron-donor (D) and electron-acceptor (A) was modified by the protective side chain.The purpose is to screen S-D-A-D-S combination molecules with excellent fluorescence properties, and further explore the influence of fluorophores properties (absorption/emission wavelengths, stokes shift, quantum efficiency, etc.) by specific side chain modification. The selected water-soluble and bioactive groups were linked to S-D-A-D-S skeleton for superior fluorescent performance, and the adjusted molecule’s electric potential, water solubility and molecular size could achieved rapid renal excretion and biomarker-targeted imaging. It is expected to provide the design concepts and theoretical principles to renal rapidly-excreting of NIR-Ⅱ functional molecular fluorophores.
本项目拟合成一类新型高效的可经肾脏快速排泄的NIR-Ⅱ水溶性荧光分子并展开其生物应用性研究。以S-D-A-D-S构型设计的有机荧光染料为研究基础，本申请拟对电子屏蔽体单元S，电子给体单元D和电子受体单元A的主体骨架进行侧链保护性修饰，筛选出荧光性能优越的S-D-A-D-S型组合荧光分子，并研究特定侧链修对吸收和发射波长以及荧光效率的影响；对合成筛选出的高效荧光分子的S-D-A-D-S母体结构进行功能化修饰，引入可排泄型的水溶性基团和生物活性基团，调整控制分子的电位，水溶性能以及分子尺寸大小可实现其经肾脏快速排泄和生物识别靶向成像的功能。本研究的深入开展可望为肾脏快速排泄型NIR-Ⅱ水溶性荧光分子的构筑提供建设性的理论依据。

结项摘要

近红外二区荧光探针分子在活体成像中普遍存在着非靶向组织器官对探针的非特异性吸附，由此产生假阳性检测信号和长时间滞留带来未可预知脏器毒性的弊端，设计可经肾脏快速排泄的NIR-II水溶性荧光探针是解决该问题的有效途径之一。以此为目标，本项目以S-D-A-D-S构型设计的有机荧光分子为基础，开展了如下三个部分的研究工作。. ①采用代谢标记法对肠道菌群进行标记，筛选出了标记性能良好的NIR-II荧光分子IR-FGN，以口服灌胃的方式实现了肠道菌群在肠道分布的动态成像，可以实现肠道菌群的活体可视化检测。该工作巧妙的避免了NIR-II荧光分子通过血液循环而滞留非靶标内脏器官的可能，为S-D-A-D-S型NIR-II荧光分子成像研究找到了一个较好的适用途径。. ②以聚乙二醇（PEG）和磺酸内盐（ZW）修饰NIR-II荧光分子，改善共轭疏水性分子的水溶性和表面电荷，合成了可经肾脏排泄的目标NIR-II荧光分子IR-FE-PEG-ZW，并进行了活体肿瘤成像检测研究。该工作通过改性NIR-II荧光分子的表面性能，调控其与活体内相关物质的相互作用，并通过实体瘤的高通透性和滞留效应（EPR）实现活体肿瘤成像，未到达肿瘤部位的荧光分子经肾脏快速排出体外，可降低脏器的非特异性吸附从而避免假信号干扰，也可降低材料对脏器的未可预知毒性。PEG和内盐对S-D-A-D-S型NIR-II共轭疏水荧光分子的改性思路可为其他疏水性荧光染料的生物相容性改性提供参考。. ③通过对给体基团噻吩进行三乙二醇（TEG）取代修饰合成了S-D-A-D-S型发光核心分子IR-TG，进一步对其进行 PEG化修饰，所获产物IR-TGP具有可经肾脏排泄，且具备光热性能。IR-TGP具有活体肿瘤成像与光热治疗的应用前景，该工作以增强给体基团（D）水溶性设计S-D-A-D-S型NIR-II荧光分子的思路也可为其他共轭型材料实现活体快速清除，提高生物相容性提供借鉴性思路。. 综上所述，本项目研究的深入开展为肾脏快速排泄型NIR-Ⅱ水溶性荧光分子的构筑提供了建设性的理性思路。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
PdIr Aerogels with Boosted Peroxidase-like Activity for a Sensitive Total Antioxidant Capacity Colorimetric Bioassay.
PdIr 气凝胶具有增强的过氧化物酶样活性，可用于灵敏的总抗氧化能力比色生物测定。
  • DOI：
    10.1021/acsami.1c22625
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Tan Xiaofeng;Yang Qinglai;Sun Ximei;Sun Ping;Li He
  • 通讯作者：
    Li He
Research Progress on Near Infrared II Technology for in Vivo Imaging
近红外II活体成像技术研究进展
  • DOI：
    10.6023/a20020045
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Acta Chimica Sinica
  • 影响因子：
    2.5
  • 作者：
    Luo Xingrui;Chen Minwen;Yang Qinglai
  • 通讯作者：
    Yang Qinglai
Metabolic Labeling of Peptidoglycan with NIR-II Dye Enables In Vivo Imaging of Gut Microbiota
使用 NIR-II 染料对肽聚糖进行代谢标记可实现肠道微生物群的体内成像
  • DOI：
    10.1002/anie.201910555
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Angewandte Chemie International Edition
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Wang Wei;Yang Qinglai;Du Yahui;Zhou Xiaobo;Du Xiaochen;Wu Qiuyue;Lin Liyuan;Song Yanling;Li Fuyou;Yang Chaoyong;Tan Weihong
  • 通讯作者：
    Tan Weihong
Rational Design of Brightness NIR-II Organic Dyes with S‑D-A-D‑S Structure
S·D-A-D·S结构亮度NIR-II有机染料的合理设计
  • DOI：
    10.1021/accountsmr.0c00114
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Accounts of Materials Research
  • 影响因子：
    14.6
  • 作者：
    Qinglai Yang;Huilong Ma;Yongye Liang;Hongjie Dai
  • 通讯作者：
    Hongjie Dai
Recent Progress on strategies and applications of imaging for Intestinal Microflora
肠道菌群成像策略及应用最新进展
  • DOI：
    doi:10.6023/cjoc202112022.
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Chin. J. Org. Chem.
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Li Na;Tan Xiaofeng;Yang Qinglai
  • 通讯作者：
    Yang Qinglai

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  • 通讯作者：
    申旭霁
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  • 期刊：
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  • 作者：
    左正龙;杨晴来;郑晓晖;申旭霁;王宏飞;赵新锋
  • 通讯作者：
    赵新锋

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杨晴来的其他基金

面向中晚期肝癌诊疗应用的近红外二区有机分子光诊疗剂的理性设计
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    22374065
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  • 项目类别：
    面上项目

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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