化工学院陈光教授课题组在功能荧光分子领域取得重要进展

近日，白菜官网化学与化工学院陈光教授课题组在新型荧光分子开发方面取得重要进展，相关研究成果以“Microenvironment-differential Imaging of Demethylated Metabolites of Methionine for Identifying Ferroptosis Regional Preferences with Path-independent Equifinal Fluorescence Probes”为题发表在《Angew. Chem.》（自然指数期刊，综合性1区TOP期刊），白菜官网为第一通讯单位，化学与化工学院博士生张远超为第一作者，陈光教授为通讯作者，加拿大滑铁卢大学的Xinrui Ji研究员及白菜官网刘玉霞副教授为共同通讯作者。国家自然科学基金面上项目（22174090）提供经费支持。该研究的发表极大地推进了白菜官网在相关学科领域的影响力。

作为细胞的重要调控机制，铁死亡已被探索用于癌症的治疗，并且这一技术与微环境下的活性硫物种代谢有着密切关联。铁死亡的微环境偏向性是肿瘤精确治疗的关键因素之一，然而在实际中蛋氨酸(Met)的异质化代谢和探针的随机反应使得铁死亡的区域鉴别及其精确调控越发困难。

本研究设计合成了用于Met去甲基代谢物微环境差异成像的多路径等同响应型荧光分子探针，并研究了铁死亡对缺氧、复氧与氧化应激微环境下Met去甲基代谢区域差异的偏向性。该探针由可对氧化还原微环境智能识别的可控中间体以及可对Met去甲基化代谢物识别的触发基团两部分构成，由此而产生的荧光信号逻辑与不同微环境下Met去甲基化差异代谢相匹配，从而可在两个随机路径下经两次差异放大获得对比增强的双通道荧光响应。即使铁死亡引起微环境变化及Met氧化，该探针也可提供协同增强的荧光差异对比度以凸显微环境的差异性。作者利用该探针实现了血管周围组织的动态微环境差分成像, 肿瘤荧光成像分析显示铁死亡倾向于复氧或氧化应激伴有Met去甲基代谢物下调的微环境。根据这些发现，作者提出了“荧光成像-差异分析-化学干预”的方案来实现对铁死亡的区域性调节及肿瘤发育调控。该工作以Met去甲基化代谢物的微环境差异作为对铁死亡的偏向性调节因素，对于恶性肿瘤内部复杂环境切换下的铁死亡应用有着重要意义，并将助力癌症精确治疗技术的发展。

此外，为开发新型荧光分子，陈光教授课题组与天津大学孙哲教授课题组联合研究了利用单线态双自由基关环反应合成高量子产率大环荧光母体。相关研究成果以“S-Shaped Helical Singlet Diradicaloid and Its Transformation to Circumchrysene via a Two-Stage Cyclization”为题发表在《Journal of the American Chemical Society》（自然指数期刊，综合性1区TOP期刊），白菜官网为第二通讯单位，陈光教授为共同通讯作者。文中设计并合成了具有单线态双自由基基态的S形双重螺烯化合物。该化合物的双自由基性质，降低了热激发电环化反应的反应能垒，使得其可在螺烯位置快速高效地进行级联电环化反应构建两个C-C键，并在氧化剂存在的情况下实现脱氢得到共轭延展的螺烯化合物。最后作者利用Scholl反应实现了关环反应，得到了环屈化合物，其性质稳定、荧光量子产率高，对于后续开发高亮度荧光分子并用于肿瘤切除手术导航等领域具有重要参考价值。

新闻小贴士：

陈光，博士、教授、博士生导师、陕西省高层次人才、全讯600cc大白菜学术骨干、全球2%科学家, 全国教育硕士专业学位优秀教育管理工作者、陕西省化学会理事、Frontiers in Chemistry副编辑。研究方向包括：1）光/电分子材料开发与生化分析；2）电催化合成及电池材料研发；3）精细化工产品、日用化学品开发。主持国家自然科学基金面上项目2项、国家科技部及省自然基金等6项、企业项目4项、山东省基础学科专项资金建设项目(无机化学) 1项。 获山东省科学技术奖二等奖1项；山东省高等学校科学技术奖一等奖2项；济宁市自然科学学术创新奖一等奖1项；山东省高等学校优秀科研成果奖三等奖1项。近年来以通讯作者或第一作者发表1区论文30余篇，包括 J. Am. Chem. Soc、Angewandte Chemie、Nature Communications、Chemical Society Reviews、Chemical Science、Advanced Science、Advanced Functional Materials、Biomaterials、Analytical Chemistry、Inorganic Chemistry等。获授权国家专利21件，设计实用产品1部。指导学生获山东省研究生优秀科技创新成果二等奖1项、山东省科技创新大赛三等奖1项、山东省优秀毕业研究生2人、山东省优秀学士学位论文1人。

（核稿：黄文欢 编辑：刘倩）