基于给受体型近红外核酸探针的合成及体内外肿瘤细胞长循环示踪

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21878109
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0813.精细化工与专用化学品
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Organic near-infrared (NIR) nucleic acid-selective fluorescent probes have emerged as the most promising alternatives for real-time tracking and detection tumor cells due to their advanced features including low excitation energy, strong penetrability and high sensitivity. At present, they still suffer from poor luminescence properties, weakened or quenched fluorescence in aggregated state, poor cell membrane permeability and high cytotoxicity. In view of this, this project focuses on the design and synthesis of high performance donor-acceptor (D-A) based NIR nucleic acid-selective fluorescent probes, which containing the structure of benzothiadiazole and pyridinium salt. In order to achieve long wavelength absorption and emission, reduction of the energy gap (Eg) of donor-acceptor structure in fluorogens by regulation of D, A groups and their substituented groups and extended the conjugated length via introduction of thiophene and furan ring. On the other hand, the substituents of aggregation induced emission (AIE) active part, including triphenylamine and phenothiazine units, will improve the luminescence properties of fluorogens. Apart from this, the tumor cells targeted units (e.g. pyrimidine, purine, maleimide, etc) will promote the selectivity and targeting properties for applications in long-term tumor cells tracking in vitro and in vivo. This project investigated the relationship about the luminescence properties of probes between the molecular band gap and structure. It also obtained the mechanism of AIE active units on the morphology of the probes and that of long-term tumor cells tracking in vitro and in vivo. The results should provide high guidance for the design and synthesis of high performance NIR nucleic acid-selective fluorescent probes and accelerate the application in disease diagnosis and clinical treatment for our country.
有机近红外(NIR)荧光核酸探针具有激发能量低、穿透力强、探测灵敏度高等优点,在肿瘤细胞的实时示踪和检测领域具有较大应用前景。现该类探针存在发光性能不好,在聚集态下荧光易淬灭,对细胞膜通透性差且毒性较大等缺点。鉴此,本项目设计合成含苯并噻二唑和吡啶鎓盐的电子给受体(A-D)型NIR荧光探针,通过调控D、A基团及其取代基来降低分子能级带隙,引入噻吩、呋喃环等提高探针的共轭链长,引入三苯基胺和吩噻嗪等赋予探针聚集诱导发光(AIE)活性,提高探针的发光性能,实现NIR发光;引入嘧啶、嘌呤及马来酰亚胺等靶向基团,提高探针对核酸的选择性及靶向性,实现体内外肿瘤细胞的长效示踪;探明分子能级带隙与构型对探针发光性能的调控规律,获得AIE基团对探针分子形态学的作用机制,阐明荧光探针体内外长循环示踪机理。研究结果为开发高性能NIR荧光探针的设计合成提供必要的理论指导,加快核酸探针在癌症诊疗一体化的应用进程。

结项摘要

项目针对近红外(NIR)荧光探针在肿瘤细胞的实时长效示踪方面仍存在发光性能不好,细胞膜通透性差和毒性较大等缺陷。开发性能优异的荧光探针,探明其发光性能的调控规律。主要研究内容:(1)以噻吩基团修饰二甲基芴,合成一种阳离子型荧光探针FTI,表征其结构,研究其光物理性能。(2)设计合成一种D-A-D型的双三苯胺基-苯并噻二唑类荧光探针TCNT,发现探针TCNT能制成试纸用于饮用水中CN−的检测,且能于HepG-2细胞中标识氰离子浓度水平和器官组织层次的成像;(3)设计合成了一种以三苯胺和苯并噻二唑为电子供体、吲哚鎓盐为电子受体的具有D-π-A结构的荧光探针TBZTI。发现TBZTI能明显抑制小鼠肿瘤的生长,有潜力作为光敏剂应用到PDT的临床研究。(4)设计合成了一种以9-苯基咔唑为电子供体、吡啶鎓盐为电子受体的具有D-π-A结构的荧光探针PCTP。PCTP的NIR发射波长为710 nm,斯托克斯位移高达285 nm。PCTP能有效地透过细胞膜进入细胞实时成像,表现出较高的光稳定性,能够示踪4T1细胞体外增殖最高到11代,示踪小鼠肿瘤生长至22天以上。主要创新点:(1)以苯并噻二唑作为电子受体,合成一种双电子给体三苯胺类红光发射(595 nm)AIE荧光探针TCNT,能在99%水溶液中实现对于CN−的特异性检测,检测限为0.35 μM。(2)合成了一种具有D-π-A结构和ICT的阳离子型荧光探针TBZTI。TBZTI具有近红外发射,最大发射波长为730 nm,斯托克斯位移达到180 nm,具有AIE效应,能在体内外高效地产生ROS,在细胞水平上具有理想的光动力效应,能通过EPR靶向肿瘤,对小鼠肿瘤的PDT效果显著;(3)设计合成了一种具有D-π-A结构和ICT的阳离子型荧光探针PCTP。PCTP具有近红外发发射,最大发射波长为710 nm,斯托克斯位移高达285 nm,能够识别体内外的RNA,对RNA表现出高选择性并且检测极限为2.17 μg/mL,具有良好的生物相容性和较高的光稳定性,能示踪4T1细胞体外增殖最高到11代,示踪小鼠肿瘤生长到22天以上。上述研究已发表论文11篇,申请发明专利3项。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Novel chalcone-based phenothiazine derivative photoinitiators for visible light induced photopolymerization with photobleaching and good biocompatibility
新型查尔酮基吩噻嗪衍生物光引发剂,用于可见光诱导光聚合,具有光漂白和良好的生物相容性
  • DOI:
    10.1016/j.porgcoat.2022.106859
  • 发表时间:
    2022-04-08
  • 期刊:
    PROGRESS IN ORGANIC COATINGS
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Deng, Lin;Tang, Liuyan;Qu, Jinqing
  • 通讯作者:
    Qu, Jinqing
A turn-on fluorescent chemosensor based on aggregation-induced emission for cyanide detection and its bioimaging applications
基于聚集诱导发射的开启荧光化学传感器用于氰化物检测及其生物成像应用
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2019.126645
  • 发表时间:
    2019-10-01
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Deng, Kailun;Wang, Lei;Qu, Jinqing
  • 通讯作者:
    Qu, Jinqing
Schiff‐base‐functionalized polymeric hydrogel with high stretchability and multifunction
希夫碱功能化聚合物水凝胶,具有高拉伸性和多功能性
  • DOI:
    10.1002/pat.5225
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    Polymers for Advanced Technologies
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Shanshan Liao;Liuyan Tang;Jinqing Qu
  • 通讯作者:
    Jinqing Qu
Pyridine-Dicarbohydrazone-Based Polyacrylate Hydrogels with Strong Mechanical Property, Tunable/Force-Induced Fluorescence, and Thermal/pH Stimuli Responsiveness
基于吡啶二碳腙的聚丙烯酸酯水凝胶具有强机械性能、可调/力诱导荧光和热/pH 刺激响应性
  • DOI:
    10.1021/acsapm.1c00541
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    ACS Applied Polymer Materials
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Ye Yuan;He Zhang;Jinqing Qu
  • 通讯作者:
    Jinqing Qu
High-strength, tough, and anti-swelling Schiff base hydrogels with fluorescent encryption writing, solvent response and double shape memory functions
高强、坚韧、抗膨胀席夫碱水凝胶,具有荧光加密写入、溶剂响应和双重形状记忆功能
  • DOI:
    10.1016/j.eurpolymj.2022.111487
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    European Polymer Journal
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    He Zhang;Jinde He;Jinqing Qu
  • 通讯作者:
    Jinqing Qu

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磺酰脲受体的合成及阴离子识别性能
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    华南理工大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    瞿金清;万文;勇雪;苏铭健;严轶琛;刘瑞源
  • 通讯作者:
    刘瑞源

其他文献

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含硫脲螺旋取代聚乙炔的合成与阴离子识别性能
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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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