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基于辅因子-底物的超分子荧光探针用于缺氧条件下硝基还原酶的快速检测

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缺氧与肿瘤的各种生理活动密切相关缺氧伴随着许多相关酶表达量上升,硝基还原酶(NTR)与缺氧的程度直接相关,定量检测硝基还原酶对于癌症的诊断具有重要的指导作用。在硝基还原酶还原底物过程中,辅酶NADH和硝基底物均参与反应,表现出双底物催化过程。现有的硝基还原酶小分子荧光探针具有较高的灵敏度,为肿瘤的检测提供依据,由于硝基还原酶酶促反应过程与NADH浓度相关,发展辅因子-底物的主-客体超分子探针,开发硝基还原酶快速检测的新方法成为研究热点  

 

近日,精细化工国家重点实验室段春迎教授团队提出了一种基于辅因子-底物的主-客体超分子探针策略,用于硝基还原酶的快速定量检测。主体部分为辅酶NADH模拟物M3L3型金属-有机大环Zn-MPB,包合客体底物形成11的主-客体超分子探针,其还原过程不依赖NADH浓度,反应过程中电子传递速率提高。将硝基还原酶的双底物催化还原过程优化为单底物催化还原过程,缩短了反应时间。辅因子-底物超分子荧光探针的荧光强度只与硝基还原酶浓度线性相关,不随时间变化,实现了对硝基还原酶的快速定量检测。细胞测试表明超分子探针对细胞的成像效果明显,在1 min之内即可实现对缺氧细胞的快速荧光成像。超分子探针对活体荷瘤小鼠瘤体荧光成像在10 min内可达到平衡,辅因子-底物超分子荧光探针具有快速响应硝基还原酶的能力。

这项研究提出了一种辅因子-底物超分子荧光探针策略,极大的促进了探针对酶响应的效率,为仿生催化、肿瘤的早期诊断及前药的激活提供了新思路。相关研究成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 6021-6027,该文章第一作者为焦扬副教授,通讯作者为段春迎教授。以上工作得到了国家自然科学基金国际(地区)合作交流项目、国家自然科学基金面上项目和大连理工大学的大力资助。

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