讓細(xì)菌帶著熒光飛：香港大學(xué)學(xué)者提出一種新的生物偶聯(lián)策略
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在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，探索生物分子的結(jié)構(gòu)、示蹤其發(fā)揮作用的內(nèi)在機(jī)制與過程非常重要，但是采用什么技術(shù)手段使這些內(nèi)在過程“可視化”是一項(xiàng)非常富有挑戰(zhàn)的工作。目前，多數(shù)生物分子和生物材料自身沒有可以用作有效觀察的熒光，通常采用偶聯(lián)熒光分子或者其他成像單元來實(shí)現(xiàn)生物靶標(biāo)分子的示蹤。
生物偶聯(lián)反應(yīng)通常要求反應(yīng)效率高，不產(chǎn)生額外副產(chǎn)物或僅產(chǎn)生氮?dú)饣蛩?。傳統(tǒng)的生物偶聯(lián)策略往往需要重金屬催化，如銅，或需要復(fù)雜的多步前修飾處理，重金屬殘留造成的潛在毒性不利于后續(xù)生物應(yīng)用；待修飾對象的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性限制了其預(yù)修飾；如蛋白質(zhì)是生命體中重要的構(gòu)筑單元，其結(jié)構(gòu)和功能非常復(fù)雜，預(yù)修飾本身已存在顯著的挑戰(zhàn)。
另外，針對活細(xì)胞的全細(xì)胞成像，甚至對生命體的熒光標(biāo)記始終是個(gè)難題，傳統(tǒng)的方法采用基因手段，但操作復(fù)雜，不確定性高?？傊?，由于被修飾生物對象的復(fù)雜性，迫切需要發(fā)展一種廣泛適用、無金屬參與、不需要預(yù)修飾的簡單偶聯(lián)策略，用于對不同生物靶標(biāo)分子甚至對生命體的直接修飾標(biāo)記，具有重要的學(xué)術(shù)與轉(zhuǎn)化價(jià)值。
2018年12月12日，香港科技大學(xué)唐本忠院士課題組報(bào)道了一種簡單的無金屬參與、無預(yù)修飾的一步法生物偶聯(lián)新策略，實(shí)現(xiàn)多級對象的功能化標(biāo)記與應(yīng)用，如天然高分子、合成高分子、多肽、蛋白質(zhì)、活細(xì)胞快速染色、活細(xì)菌快速識別染色、無機(jī)材料修飾等，以題為 “A Simple Approach to Bioconjugation at Diverse Levels: Metal-Free Click Reactions of Activated Alkynes with Native Groups of Biotargets without Prefunctionalization”發(fā)表在Research上。
唐本忠現(xiàn)任香港科技大學(xué)講座教授，在2009年和2013年分別當(dāng)選為中國科學(xué)院（CAS）和英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)（RSC）院士，主要從事高分子合成方法論的探索、先進(jìn)功能材料的開發(fā)等，在2001年首次提出了“聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）”新概念，并持續(xù)開展系統(tǒng)深入研究。
基于活化炔的高效偶聯(lián)，作者還驗(yàn)證了微米級二氧化硅球的熒光標(biāo)記，說明該偶聯(lián)策略可以拓展到無機(jī)材料的表面修飾與功能應(yīng)用。因此，基于活化炔的無金屬參與、無預(yù)修飾的一步法生物偶聯(lián)策略不僅是生物靶標(biāo)分子標(biāo)記的一個(gè)通用平臺，還為有機(jī)材料和無機(jī)材料的修飾提供了一種通用方法，有望為生物學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)以及相關(guān)交叉學(xué)科研究提供技術(shù)支持，具有尤為重要的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景。
注：本文轉(zhuǎn)載自公號“Research科學(xué)研究”。
