卢华教授团队在新型氟硼分子平台构建领域取得新进展

近日，我院卢华教授/王思斯博士与南京大学沈珍教授合作，报道了一类聚集诱导发光新型氟硼分子平台BOQHY，用于活细胞内脂滴的高保真成像，相关研究成果以题为“Rational Design of AIE-Active Bisboron Complexes (BOQHYs) for High-Fidelity Lipid Droplet Imaging”发表在知名期刊Aggregate（IF = 13.9）上。

原文链接：https://doi.org/10.1002/agt2.670

脂滴（LDs），作为细胞内脂质的储存和代谢中心，在生物学研究中占据着重要地位。越来越多的研究表明，脂滴并非只是细胞内的一个简单的能量贮存器，而是一个复杂、活跃、动态变化的多功能细胞器，参与细胞信号传导、蛋白质降解和膜转运等多种生理过程。LDs的异常可导致多种代谢性疾病如肥胖、脂肪肝、糖尿病和动脉粥样硬化等的发生发展。因此，监测脂滴的数量、大小、分布和运动情况，对于理解其生物学功能及相关疾病的早期临床诊断具有至关重要的意义。

近几十年来，荧光成像以其良好的可操作性、高时空分辨率与好的生物相容性成为研究细胞和细胞器结构和功能的重要工具。在众多荧光染料中，氟硼二吡咯亚甲基（BODIPY）类荧光染料因其结构稳定性、高摩尔消光系数、出色的荧光量子产率和可调谐的光谱特性而受到广泛应用。BODIPY 493/503，作为一种商用的脂滴特异性探针，尽管表现出优秀的成像性能，但其存在较大的背景干扰，以及在高浓度或聚集状态下容易发生的聚集诱导发光猝灭现象，限制了其在生物环境中的应用。

        为了克服上述问题，开发具有聚集诱导发光（AIE）特性的新型氟硼衍生物显得尤为重要。这类染料在溶液状态下发光微弱，但在聚集状态下，由于分子内旋转限制（RIR），荧光显著增强，能够有效降低背景荧光，实现高信噪比的成像。目前，构建AIE活性氟硼衍生物的主要策略包括：基于BODIPY的后功能化修饰手段，引入如四苯乙烯和三苯胺等AIE活性单元；以及通过前功能化修饰直接构建具有“转子”结构的母核衍生类似物。其中，后者通常表现出更大的斯托克斯位移和更高的AIE活性，同时避免了冗长的合成步骤，是现阶段脂滴形态标记探针开发中的关键。然而，由于缺乏系统性的分子设计策略，现有AIE氟硼衍生物在脂滴靶向性和成像质量方面仍存在提升空间。

图1. 高脂滴特异性BOQHY分子的设计与工作机制

针对上述问题，杭州师范大学材料与化学化工学院卢华教授/王思斯博士与南京大学沈珍教授合作，基于脂滴的高疏水性和高粘度特征，通过在母核骨架上引入二苯基亚甲基（DPM）单元，构建了一类具有螺旋桨结构的新型氟硼母核BOQHY。此类结构不仅满足脂滴主动靶向的高亲脂性要求，还能通过AIE效应响应脂滴的高粘度环境实现脂滴被动靶向。这种双重靶向策略有效降低了脂滴成像的背景荧光，实现了对脂滴的高保真、高特异性标记，为脂滴的动态研究和形态学分析提供了有效的检测工具。

图2. 基于BOQHY分子监测HeLa细胞中脂滴的动态行为

该工作得到国家自然科学基金(21871072；22401067)、杭州师范大学交叉学科创新研究项目 (2024JCXK01)的资助，论文第一作者为杭州师范大学/中南大学的王思斯博士，通讯作者为杭州师范大学的卢华教授，王思斯博士和南京大学的沈珍教授。