近日，长沙理工大学卿志和教授团队与英国巴斯大学Tony D. James教授团队合作，在活细胞长时间超分辨成像领域取得新进展，相关成果以“Asymmetric Sulfydryl-Substituted Squaraine Fluorophores for Sustained SIM Imaging in Live Cells”为题发表在国际化学权威期刊Journal of the American Chemical Society(DOI: org/10.1021/jacs.6c06633)。论文第一作者为周怡波副教授，通讯作者为卿志和教授、Tony D. James教授，研究生尚品、施慧秋、张峻等参与完成相关实验工作。方酸荧光染料具有近红外发射、高消光系数和高亮度等优势，但传统对称性D-A-D骨架及中心氧代环丁烯醇盐在持续光照下易发生光漂白，限制了其在长时间超分辨成像中的应用。针对这一问题，研究团队从非对称化和中心硫化两个维度协同调控传统方酸分子骨架，构建了非对称硫代方酸菁荧光团。理论计算表明，结构调控可促进电子云向分子一端偏移，增强分子内电荷转移并降低能隙；同时，降低自旋轨道耦合可有效抑制系间窜越和活性三重态形成，从而增强分子的抗光氧化能力。活细胞成像结果显示，新型染料在长时间持续成像过程中仍保持良好的荧光信号，为活细胞长时间、高分辨率动态成像提供了新的分子工具。相关研究得到国家自然科学基金、湖南省自然科学基金等项目支持。

图1：非对称硫代方酸分子结构及分子计算示意图

图2：非对称硫代方酸用于活细胞内长时间超分辨成像

近年来，在团队带头人卿志和教授引领下，细胞化学湖南省重点实验室围绕荧光探针构建、生物传感与成像持续开展系统性研究，科研成果质量不断提升。针对复杂生物环境中探针易受干扰、信号失真以及生命过程动态信息难以精准获取等问题，重点开展高性能荧光单元、核酸/纳米探针、传感成像研究，逐步形成了从分子设计、机制解析到健康分析应用的研究体系。团队先后在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.(8篇)、Anal. Chem.(26篇)、Chem. Sci.(4篇)、ACS Nano.(3篇)、CCS Chem等国际高水平期刊发表系列研究成果。此次JACS成果则进一步将团队在荧光信号单元构建及传感性能调控方面的研究拓展至长时程超分辨成像。

团队实验场地充足，科研条件完善，科研设备先进，拥有超分辨荧光成像系统、共聚焦显微镜、原子力显微镜、小动物成像系统、流式细胞仪、高分辨质谱仪、高分辨核磁、电子显微镜、X射线光电子能谱仪。科研创新持续提升，师资队伍不断成长。卿志和教授是国家优秀青年科学基金获得者、湖南省科技创新领军人才、细胞化学湖南省重点实验室主任及健康化学湖南省科技创新团队带头人，曾获湖南省自然科学一等奖、湖南省自然科学二等奖、湖南省青年科技奖等荣誉，先后主持国家自然科学基金优青项目、面上项目，以及湖南省自然科学基金重点项目、行业科技攻关项目等10余项科研项目，围绕探针构建、生物传感、健康分析等方向持续开展研究，入选全球前2%顶尖科学家榜单。主编教材2部，湖南省精品课程2门，教研教改3项，获湖南省教学成果一等奖（排1）、长沙理工大学教学成果特等奖（排名1）。在团队建设方面，高度重视青年人才培养和科研梯队建设，团队青年教师近年来先后获得湖南省自然科学奖、湖南省化学化工学会青年化学化工奖、长沙理工大学湖湘学者、湖南省青年骨干教师等荣誉，并主持国家自然科学基金面上与青年项目、湖南省优青项目、长沙市杰青项目等多项科研任务，5人次入选长沙理工大学“湖湘学者”特聘教授人才计划。团队结构合理，平均年龄34岁，富有创新活力，立足基础研究，强化技术攻关，服务行业发展，已获授权多项国家发明专利，部分成果已完成转移转化，产生社会价值。

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（文/周怡波，一审/谌委菊，二审/陈启杰，三审/宋刘斌）