近日，柔性电子全国重点实验室、化学与生命科学学院黄维院士团队赵强教授、张寅教授与南京大学王欢教授合作，在生物正交发光探针领域取得新进展。相关成果以相关成果以Phosphorescent Iridium(III) Phenanthrolinedione Complexes as Lifetime-Responsive Bioorthogonal Probes for Wash-Free Time-Resolved Bioimaging of Cellular Labeling为题发表在国际学术期刊Angewandte Chemie International Edition（《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虽能基于荧光开关效应，在活体系统中特异性激活荧光信号，实现非侵入式免洗成像，但因缺失反应前探针的荧光信号，难以实时监测标记动态过程。本研究突破性地发展了基于激发态调控的寿命响应型生物正交探针，通过标记前后探针磷光寿命的不同，成功实现生物正交标记过程的动态可视化追踪。
研究团队设计合成一系列含菲醌结构的磷光铱配合物生物正交探针。当探针与生物分子上的a-当归内酯基团反应时，分子电子结构发生大幅变化，引发配合物发射激发态的改变。特别值得关注的是，其中两种配合物对磷光寿命表现出高度敏感性，磷光寿命从100纳秒跃升至微秒级。这种时间维度的信号分化，使得反应前后的探针即使共处同一空间，也能通过发光寿命显微成像技术被精准区分。在活细胞成像实验中，利用探针的寿命变化，在不同时间通道内同时监测探针的消耗（< 300 ns）以及标记产物的生成（> 300 ns），实现了反应诱导的细胞器靶向标记、细胞膜表面糖蛋白标记，以及整合素avb3的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，为生物正交反应提供了可靠的定量分析手段。这一特性不仅能够实时监控反应进程，还可通过优化标记条件减少探针消耗，显著提升标记效率。本研究通过系统性探索，为高性能生物正交发光探针的设计提供了理论支撑，有望推动该技术在生物正交标记领域的广泛应用与技术革新。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202504230
寿命响应型磷光铱配合物生物正交探针的设计及时间分辨光学标记与细胞成像研究
撰稿：吕雯 编辑：彭芃 审核：罗志敏