文献：Bioorthogonal Time-Resolved Luminogenic Probe for Metabolic Labelling and Imaging of Glycans

文献链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/qi/d0qi00728e

作者：Judun Zheng,Qiuqiang Zhan,Lijun Jiang, Da Xing,Tao Zhang, and Ka-Leung Wong

相关产品：TCO-NHS

原文摘要：Bioorthogonal fluorogenic probes are superior to the labelling and imaging of biomolecules in live cells and organisms, while how to overcome the limitation of the autofluorescence is still a challenge for current probes to achieve high illumination resolution of the target of interest. We herein demonstrate a functionalized terbium complex Tb-1 that is stable and biocompatible to enable bioorthogonal ligation with engineered cell-surface glycans for providing responsive luminescence. A luminescence resonance energy transfer (LRET) quencher with bioorthogonal properties is strategically incorporated in a tripodal terbium complex with low toxicity, which can undergo a click-cycloaddition reaction with a cyclooctene to

completely change the electronic structure of the quencher, resulting in much less efficient LRET but a 5-fold enhancement in the long-lived terbium emission intensity. This work therefore establishes a time-resolved platform that enables labeling and imaging of biomolecules of interest.

TCO是一种反应性高的环状化合物，应用于点击化学中，特别是在生物标记和材料合成中。TCO基团能与带有四嗪基团（Tetrazine）的化合物进行快速、选择性地反应，形成稳定的化学键。这种反应具有快速和选择性的优点，且无需催化剂，在生理条件下的反应速率可达很高水平。TCO接枝共聚物在生物标记领域具有应用。通过与其他生物分子结合，可以实现对生物体内特定分子的标记和追踪，为生物医学研究提供有力支持。在材料科学领域，TCO接枝共聚物可用于制备具有特殊性能的材料。这些材料在电子、光电、传感器等领域具有潜在的应用前景。一种功能化的铒复合物Tb-1，它具有稳定和生物相容性，能够与工程细胞表面聚糖进行生物正交连接，提供响应发光。发光共振能量转移（LRET）猝灭器与生物正交特性是战略结合在一个低有害性镱复合物，可以进行环加成反应完全改变猝灭器的电子结构，导致效率LRET但5倍增强长寿命的镱发射强度。

图为：Tb-M和Tb-1的合成路线

Tb-1的能量传递机制：Tb-M和Tb-1表现出类似的喹啉酮类吸收带，与无色的Tb-M不同，淡红色的Tb-1显示出吸收带，这属于四嗪部分。四嗪的环加合物在感兴趣的区域几乎没有吸收，LRET度应由四嗪和TCO的生物正交反应来控制。Tb-1的吸收范围发现消失随着滴定，同时，溶液从红色变成无色，表明四嗪加合物的损失进一步证实发光的淬火归因于LRET.用TCO滴定Tb-1的时间门控光谱清楚地表明，探针响应良好，发光强度提高。发光寿命延长PBS缓冲溶液，其时间足够长，可以消除背景荧光和溶液中金属结合水分子数，通过傅里叶变换红外（FTIR）光谱进一步证实，表明溶剂淬灭没有差异。发射强度与TCO浓度呈线性关系，然后通过报道的方法测定Tb-1对溶液中TCO的响应极限。接下来，通过监测Tb3+的发光情况，在pH范围内的生理环境中，测量Tb-1对TCO的识别情况。结果表明，在这种生理环境下，Tb-1对TCO具有良好的响应性，尽管由于有机天线的质子化和水解，ph依赖性发射低。同时，通过测定Tb-1在含不同血清或保存不同时间的PBS溶液中的发光度，来评价Tb-1的生物稳定性。在这些条件下，可以观察到Tb-1的持续发光表明其在模拟生理环境中具有较高的稳定性。此外，通过记录其发光强度的变化，研究了油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸的干扰作用。只有TCO的加入，在一段时间内发光发射强度增加。这是因为四嗪与TCO之间的反应动力学更快。并与四嗪和烯烃进行了比较。这些性能强烈显示了生物稳定探针Tb-1可以作为一种更好的工具，具有更高的灵敏度和对TCO的更大发光响应。

图为：基于LRET机制的发光Tb-1对TCO的生物正交反应传感示意图

铽（III）复合物Tb-1作为一种新的发光生物正交探针。由于发光共振能量转移（LRET），探针具有微弱的发射性。然而，通过改变四嗪结构和恢复天线效应，与应变环辛烯的环加成反应显示出发射增强。