荧光传感对于研究生物过程和诊断疾病至关重要，尤其是在背景信号可以变得较弱的第二近红外（NIR-II）窗口中。然而，当人们试图将传感波长延伸到第二近红外（NIR-II）区域以获得更高的成像对比度时，构建“开-关”传感器仍然是***个巨大的挑战，这主要是由于难以合成光谱重叠的猝灭剂。
在本研究中，复旦大学张凡教授与嘉兴大学汪剑波教授研究团队提出了***种新的荧光猝灭策略，该策略利用空间位阻猝灭剂（SHQ）来调节荧光团的分子堆积状态并抑制发射信号。密度泛函理论（DFT）计算进***步表明，大的SHQ可以与荧光团竞争性地堆积并防止它们的自聚集。基于这种猝灭机制，通过SHQ的生物分析物响应性失效实现了***种新的可激活的“关-开”传感方法，即空间-阻碍失效geNerated 发光（SHINE）策略。作为概念验证，对ClO-敏感的SHQ可导致癫痫小鼠颅骨下海马和高光子散射脑组织中明亮的NIR-II信号释放，从而提供活体癫痫小鼠中ClO-生成过程的实时可视化。
图1. ANB及SHQ
鉴于BODIPY染料优异的光学性质，在此，作者提出构建以AIE为特征的NIR-II BODIPY染料ANB作为分子堆积状态报告子，其中Aza-BODIPY核用作电子受体，而具有给电子和旋转性质的TPA和TPE单元则被作为电子供体。ANB在600 nm至850 nm范围内均具有吸光度，峰值为685/775 nm，摩尔消光系数为2.44-3.73×104 M?1 cm?1。被两亲性mDSPE-PEG2000包封后，ANB在PBS中的量子产率可达0.13%。不仅如此，作者制备了***系列具有不同立体化学结构的空间位阻猝灭剂（SHQ-1~5）（图1）,并与ANB共包封以促使NIR-II信号持续猝灭并达到“关”状态。图2. 癫痫可视化
密度泛函理论（DFT）计算进***步表明，与高度聚集的ANB-ANB二聚体相比，具有大立体化学结构的SHQ与ANB的距离更短，分子间相互作用更强，可以与ANB骨架竞争性堆叠，防止ANB直接聚集，从而抑制ANB的荧光信号。基于这种位阻猝灭方法，作者通过禁用SHQ，进***步提出了***种NIR-II可激活的“关-开”传感器，即SHINE策略。根据这***策略，在癫痫小鼠模型中，对ClO-敏感的SHQ-6失去了空间位阻效应，在小鼠颅骨下海马和高光子散射脑组织中释放出明亮的ANB-SHQ-6肽传感器NIR-II信号，为癫痫的体内评估提供了***种简便的方法（图2）。这种SHINE“关-开”策略高度依赖于空间位阻调节的荧光团堆积状态，为设计可激活传感器提供了***种新的选择。
(文章来源于仪器网)
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