分享一篇发表在Journal of the American Chemical Society上的文章，文章的题目为“2X-Rhodamine: A Bright and Fluorogenic Scaffold for Developing Near-Infrared Chemigenetic Indicators”，本文的通讯作者是来自复旦大学的张凡教授和王尚风研究员，他们的研究方向都与生物荧光分析有关。
罗丹明是重要的荧光支架。在生物环境中，罗丹明处于无色内酯和荧光两性离子的平衡，改变这个平衡的平衡常数KL-Z，可以调整罗丹明的细胞渗透性和荧光性质。之前的研究对于罗丹明的改造主要集中在扩增其桥环原子中，即1X-罗丹明。其中X=O，C(CH3)2，Si(CH3)2具有广泛应用，但其荧光发射波长都<700nm，无法到达“组织透明”的近红外窗口（700-1700nm）的要求，难以被应用于体内成像。而X=OPPh，SO2虽然波长已经>700nm，但他们大多以无荧光的内酯状态存在，也无法被应用。本文作者提出了一种双桥策略来构建新的罗丹明支架，即2X-罗丹明（2XR）。为了使罗丹明的发射波长红移，作者提出在发色团核心中，增加乙烯基以扩大共轭体系，最终导致发射波长红移。同时为了增强结构的刚性以减少非辐射衰变，作者加入两个桥联原子，以构建刚性的并环骨架。作者首先对2XR进行了理论计算，其中两个桥联原子X1，X2由NCH3，O，S，C(CH3)2，Si(CH3)2之间组合。他们计算了这25种物质的LUMO及HOMO，选择了LUMO能量与1X-罗丹宁中应用最广泛的X=SiRh相同的（S，C(CH3)2）组合做后续的合成，因为他们认为相同的LUMO能量可能表明他们具有相似的KL-Z，同时由于共轭体系的扩大，该分子会表现轻微的红移。作者后续合成了染料2XR-1和2XR-2。其中2XR-1中邻位羧基被取代为甲基，从而无法形成内酯，从而具有“永远开启”的荧光特性。在乙醇中，作者测定了这两个染料的荧光性质，发现他们都具有强的近红外吸收、765nm的发射和高的量子产率。作者后续通过葡聚糖2XR-1偶联物和与PD-L1抗体和2XR-1抗体偶联物验证了2XR作为体内成像的荧光剂的潜力。作者还评估了2XR-2在蛋白质标记、近红外化学遗传传感器、小鼠体内近红外成像的表现。以小鼠体内成像为例，作者在体外标记表达Halo Tag的细菌后，在小鼠胃里施用，观察到了细菌从胃到小肠的迁移。在使用rAAV病毒在皮层神经元表达Halo Tag-mCherry融合蛋白后，静脉给药带有Halo Tag配体的2XR-2（即2XR715-HTL），也可以观察到荧光与mCherry成功共定位，表面染料具有穿过血脑屏障的特点。此外编码H2B-Halo Tag的质粒通过尾静脉流体动力学注射递送至小鼠肝脏，8小时后静脉给药2XR715-HTL，对照小鼠没有变化，而实验组小鼠荧光增强。总的来说，本文发展了一种新型罗丹明染料支架2X-罗丹明，该染料由于其近红外波长，高亮度和高KL-Z值，可适用于体内成像和化学遗传学标记等。原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c03485文章引用：Doi：10.1021/jacs.4c03485
