2022年諾貝爾化學獎頒發(fā)給C. R. Bertozzi，M. Meldal和K. Barry Sharpless，以表彰他們?yōu)辄c擊化學和生物正交化學的發(fā)展做出的突出貢獻?！肮恻c擊”化學則是將“點擊”化學與“光控反應”的概念融合，孕育而生的新一代“點擊”化學，其繼承了光控的時空分辨特性，可以被廣泛應用于生物基表面光刻以及單細胞標記示蹤。與“點擊”化學不同，光激活后得到的高活性反應中間體除了與靶分子共價連接之外，還易發(fā)生許多副反應，造成“脫靶”，導致其時空分辨率降低。光開關分子則可通過雙波長的光控實現(xiàn)異構體之間的精準動態(tài)互換。因此光開關分子作為光點擊中間體時，可借由雙波長控制中間體的開啟與回收，來削弱副反應提升精準性。
近日，四川大學化學學院余志鵬教授課題組將“二芳基茚酮環(huán)氧化物(DIO)- 苯并吡喃鎓葉立德(PY)”分子光開關應用于光點擊反應中，通過雙波長調(diào)控，實現(xiàn)副反應的有效抑制，以及亞微米分辨光刻功能化。
作者首先探究了DIO作為一種分子光開關的光物理性質(zhì)。DIO在紫外光下快速達到光穩(wěn)態(tài)，溶液呈現(xiàn)為PY的玫瑰紅色，在綠光照射下，PY可快速、且完全的回到無色DIO。因此，“DIO-PY”作為一種P型光開關可通過雙波長控制實現(xiàn)宏觀層面上的分子擴散光控補償。 BCN與PY的光點擊反應速率高達2.1 × 105 M-1s-1。谷胱甘肽(GSH)作為體內(nèi)最豐富的內(nèi)源性親核劑代表，被用來驗證DIO光點擊反應中的副反應。結果顯示，只有在紫外光照射下GSH中的巰基自由基才會與PY反應得到副產(chǎn)物。由于強綠光照射可以促使PY完全返回穩(wěn)定的DIO，作者將DIO和GSH的混合溶液進行雙波長時序光照。相較于僅有紫外光照射的條件，紫外光-綠光循環(huán)照射序列明顯抑制了PY與GSH的副反應，DIO與BCN的光點擊反應不受時序的影響。 以365 nm光刻圖案，525 nm為互補光刻區(qū)域，通過顯微鏡內(nèi)置動態(tài)光刻裝置，對帶有BCN自組裝單分子層的玻璃表面使用帶有Cy3熒光團的DIO進行光點擊修飾，作者得到了亞微米分辨率的光刻熒光修飾界面。 作者將帶有BCN報告基的西妥昔單抗與A549細胞上的EGFR受體免疫結合，通過“回”形365 nm光刻圖案，使用帶有Cy3熒光團的DIO對細胞膜上受體進行熒光標記，并對光照區(qū)域外的熒光標記擴散距離進行量化。當僅存在365 nm光刻時，熒光信號的擴散距離為4.49 μm，而在“回”形區(qū)域外施加空間形狀互補的525 nm光照時，擴散距離縮短至0.78 μm，證明了可光異構偶極體和雙波長光刻技術聯(lián)合使用，可以提高了光點擊時空標記的精度。 該策略為解決光點擊反應的化學選擇性和時空精準度問題提出了創(chuàng)新性解決方案。 論文信息 Photoswitchable Oxidopyrylium Ylide for Photoclick Reaction with High Spatiotemporal Precision: Dynamic Switching Strategy to Compensate for Molecular Diffusion Xinyu Xie, Fuqiang Hu, Yuqiao Zhou, Zhihao Liu, Xin Shen, Jielin Fu, Xiaohu Zhao and Zhipeng Yu 四川大學化學學院博士研究生解歆宇為第一作者，余志鵬教授為通訊作者。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202300034
