最近，一個(gè)研究小組在使用甲醛(最簡單的碳分子)合成有機(jī)熒光團(tuán)方面取得了突破性進(jìn)展，比以往任何時(shí)候都更具成本效益和原子效率。他們的研究結(jié)果發(fā)表在9月18日的《Angewandte化學(xué)國際版》上。

有機(jī)熒光團(tuán)以其通過吸收特定波長的光發(fā)出熒光的能力而聞名，廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷和生物成像，包括癌細(xì)胞跟蹤和遺傳分析。然而，作為一種常用的有機(jī)熒光團(tuán)，三甲氰菁(Cy3)的合成傳統(tǒng)上涉及一種具有高分子量的復(fù)雜化合物，導(dǎo)致大量副產(chǎn)物和低原子效率。

為了解決這個(gè)問題，研究小組利用了甲醛(HCHO)——一種由一個(gè)碳(C)原子、兩個(gè)氫原子(H)原子和一個(gè)氧原子(O)原子組成的簡單分子。雖然甲醛在體內(nèi)與蛋白質(zhì)和DNA發(fā)生反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生毒性，但它在有機(jī)合成中是形成新的碳-碳鍵的有價(jià)值的工具。

通過使用甲醛代替?zhèn)鹘y(tǒng)的復(fù)雜化合物將碳添加到分子鏈中，這是合成Cy3的關(guān)鍵步驟，該團(tuán)隊(duì)顯著減小了該過程所需的分子大小，最大限度地提高了原子效率。此外，他們將傳統(tǒng)的多步驟不對稱Cy3合成簡化為一鍋反應(yīng)，消除了額外的階段，提高了合成效率。

考慮到一定量的甲醛是在體內(nèi)代謝過程中自然產(chǎn)生的，研究小組還探索了他們的技術(shù)是否可以應(yīng)用于細(xì)胞和組織。在對大鼠小腸組織的分析中，他們觀察到，與正常組相比，炎癥誘導(dǎo)組表現(xiàn)出較弱的熒光信號(hào)。這歸因于炎癥期間相對較低的甲醛水平，這限制了Cy3的合成。這些發(fā)現(xiàn)表明，該團(tuán)隊(duì)的方法不僅適用于體外合成，也適用于體內(nèi)環(huán)境。

該團(tuán)隊(duì)由浦項(xiàng)工業(yè)大學(xué)化學(xué)系教授張永泰和浦項(xiàng)工業(yè)大學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)研究所的李孫赫博士領(lǐng)導(dǎo)。

張永泰教授表示:“這是利用甲醛合成Cy3分子的首次成功。我們的方法不僅具有成本效益和高度的原子效率，而且還可以在體內(nèi)使用，擴(kuò)大了有機(jī)熒光團(tuán)在生命科學(xué)研究和診斷中的潛在應(yīng)用?！?/p>