化學(xué)發(fā)光(Chemiluminescence)是由化學(xué)反應(yīng)引起的一種特殊的發(fā)光現(xiàn)象,即通過氧化還原反應(yīng)釋放的能量將體系中某一物質(zhì)從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài),隨后以輻射發(fā)光(紫外光、可見光或近紅外光)的形式返回基態(tài)釋放能量。
化學(xué)發(fā)光主要由化學(xué)激發(fā)過程和發(fā)光過程兩部分組成。根據(jù)能量作用過程,化學(xué)發(fā)光主要分為直接發(fā)光和間接發(fā)光兩類。直接發(fā)光:反應(yīng)物A和B發(fā)生化學(xué)反應(yīng),釋放出的化學(xué)能產(chǎn)生部分處于激發(fā)態(tài)的C*和其它物質(zhì)D,激發(fā)態(tài)C*弛豫返回其基態(tài)C時直接發(fā)出可檢測的光信號。間接發(fā)光:反應(yīng)物A和B同樣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生激發(fā)態(tài)中間體C*,C*通過能量共振轉(zhuǎn)移的方式將其能量轉(zhuǎn)移給體系中存在的熒光團F,熒光團F吸收能量后由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)F*,F*以光輻射的方式返回基態(tài)F。通常該類化學(xué)發(fā)光的波長與熒光團F的熒光發(fā)射波長相一致。
由于無需外部的激發(fā)光,化學(xué)發(fā)光可以有效地避免熒光技術(shù)中由激發(fā)光存在導(dǎo)致的光漂白、背景熒光等問題,可在生物成像中提供了極高的檢測信噪比和靈敏度。此外,原位產(chǎn)生的光子也可以取代傳統(tǒng)的光診療系統(tǒng)中的激發(fā)光,實現(xiàn)光動力學(xué)治療和光激活藥物釋放,以對深部病灶或腫瘤進行成像和治療。因此,基于化學(xué)發(fā)光的成像及診療試劑具有獨特的優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景。
綜述系統(tǒng)介紹了化學(xué)發(fā)光在生物成像和治療領(lǐng)域中的最新研究進展。作者在文中重點介紹了基于化學(xué)發(fā)光體底物的化學(xué)發(fā)光平臺,主要包括魯米諾及其衍生物、海螢螢光素類似物、過氧草酸酯和二氧雜環(huán)丁烷;并系統(tǒng)地總結(jié)了每一類平臺的設(shè)計原則、傳感機制和一些代表性的化學(xué)發(fā)光探針在生物成像和治療領(lǐng)域中的應(yīng)用。在本篇綜述的最后,作者分析討論了化學(xué)發(fā)光在生物成像和治療方面所面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展前景。
該綜述的第一作者為博士生楊明旺,通訊作者為樊江莉教授和新加坡南洋理工大學(xué)的浦侃裔副教授。大連理工大學(xué)為論文的第一通訊單位。綜述當(dāng)選Chemical Society Reviews當(dāng)期的“Outside front cover”。
參考資料
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