基于染料机理的荧光探针定量设计

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生物学研究中不断需要基于光致电子转移(PET)机制加速荧光探针的开发。通过调节PET的形成,这些探针可显着改变荧光强度,从而提供了一种便捷的途径来以高灵敏度,生动的可见度和出色的时空分辨率监控分析物或环境变化。

1 / 1SUTD,DICP和POSTECH的研究人员开发了理论描述符ΔE来预测基于PET的荧光探针。利用此描述符,他们定量设计了脂滴和线粒体的荧光染色剂,用于活细胞生物成像。信用:SUTD

研究背景

基于染料机理的荧光探针定量设计仍然是一项艰巨的任务,因为染料化学仍主要基于反复试验。

为了应对这一挑战,来自新加坡科技设计大学(SUTD),中国大连化学物理研究所(DICP)和韩国浦项科技大学(POSTECH)的国际研究人员团队开发了一种理论描述符ΔE,用于定量设计PET荧光探针(请参见图像)。他们的研究论文发表在ACS出版物上。

该团队通过对约140种现有PET探针进行量子化学计算,并分析其电子结构与量子产率之间的相关性(即产生荧光的效率)来建立ΔE描述符。

研究结果

研究人员还证明,该描述符适用于多个荧光团家族,例如BODIPY,荧光素和若丹明衍生物。基于描述符,他们准确预测并成功开发了用于活细胞生物成像的脂滴和线粒体免洗荧光染色。

他们还能够定量设计具有聚集诱导发射特性的荧光团。该理论描述符的建立使化学家和生物学家能够定量搜索和设计新的基于PET的荧光探针。

“我们的研究目标是利用最先进的研究工具,例如化学大数据和量子化学计算,将染料化学从反复试验转变为分子工程。随着我们继续与染料化学家紧密合作,以实现为实现这一目标,我们还将沿途开发高性能荧光材料。” SUTD的助理教授刘小刚说。

文章来源:phys.org

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