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廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院高錦豪教授課題組在生物影像樹枝狀大分子方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究以“DOTA-Branched Organic Frameworks as Giant and Potent Metal Chelators”為題發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》(Journal of the American Chemical Society, 2019, DOI: 10.1021/jacs.9b09269)。

生物醫(yī)學(xué)影像技術(shù)可為疾病診斷提供準(zhǔn)確豐富的原位信息。許多金屬離子在生物影像中扮演著重要角色，但游離的金屬離子毒性較高，需要進(jìn)行穩(wěn)定的螯合。過(guò)去幾年，釓類造影劑的穩(wěn)定性和安全性引起廣泛關(guān)注，幾種動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性較低的釓類臨床試劑均被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局標(biāo)注了“黑框警告”，在臨床上被有條件地限制使用。因此生物醫(yī)學(xué)影像急需影像性能更好、穩(wěn)定性更高的螯合物探針。

高錦豪課題組提出了一種以配體為支化中心，構(gòu)建生物影像樹枝狀大分子的原創(chuàng)策略。這一策略直接以配體DOTA為組裝基元和支化中心，逐層構(gòu)建系列充滿DOTA配位穴的樹枝狀大分子。研究發(fā)現(xiàn)此類分子可以高效螯合大量的金屬離子，所得到的多核金屬螯合物在不同生理?xiàng)l件下的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性均顯著高于小分子DOTA螯合物，說(shuō)明此類分子不僅具有很高的金屬離子負(fù)載效率，而且具有很好的穩(wěn)定性和生物安全性。通過(guò)螯合不同的金屬離子可以賦予不同的影像性能，例如此類分子的釓螯合物具有更好的磁共振成像造影性能，鋱螯合物可用于長(zhǎng)時(shí)間活細(xì)胞溶酶體的熒光成像，而釓/鋱-核殼結(jié)構(gòu)雙金屬螯合物則可用于磁共振-熒光雙模式成像。此類配體支化樹枝狀大分子將樹枝狀分子獨(dú)特的三維支化結(jié)構(gòu)與金屬有機(jī)框架材料的框架型配位結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合，一方面具有樹枝狀分子尺寸可控、單分散、穩(wěn)定性好、表面易修飾等特點(diǎn)，另一方面又具有金屬有機(jī)框架材料配位結(jié)構(gòu)豐富的特點(diǎn)。此類新型樹枝狀大分子為分子影像探針的設(shè)計(jì)提供了新的策略，同時(shí)配體支化策略也為構(gòu)建更多具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和功能的大分子提供了思路。

該研究工作在我院高錦豪教授的指導(dǎo)下完成。我院2014級(jí)直博生孫乘杰（已畢業(yè)）為第一作者，林泓域副教授為共同第一作者。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、教育部“創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃”、福建省自然科學(xué)基金以及中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金的資助。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b09269