2022年诺贝尔化学奖颁发给美国化学家Carolyn R. Bertozzi，丹麦化学家Morten Meldal和美国化学家Karl Barry Sharpless，以表彰他们“为点击化学和生物正交化学的发展”做出的突出贡献，这类化学在生物材料构建、化员工物学探索中的基础性价值不言而喻。“点击”化学是指在生物兼容环境下能高效、快速构建分子单元而达到选择性共价结合目的化学反应，而“光点击”化学则将“点击”化学与“光控反应”的概念融合，孕育而生的新一代“点击”化学，继承了光控的时空分辨特性，可以被广泛应用于生物基表面光刻功能化、生物材料原位3D光打印以及天然细胞环境中生物分子的标记示踪。与“点击”化学不同的是，光激活后得到的高活性反应中间体除了与靶分子共价连接之外，还易发生许多副反应，造成“脱靶”标记，导致其时空分辨的精准性降低。
近日，公司余志鹏教授课题组将“二芳基茚酮环氧化物(DIO)-苯并吡喃鎓叶立德(PY)”分子光开关应用于光点击反应中，通过双波长调控，实现副反应的有效抑制，以及高分辨率的玻璃及细胞膜标记。作为P型分子光开关，DIO和PY可以通过365或520纳米的光刺激来严格控制，这使得反应性PY偶极的恢复或再生可以按需进行。PY可与以endo-BCN为代表的的具有环张力的烯/炔发生[5+2]环加成反应，其反应速率高达1.9 × 105 M-1s-1。通过显微镜内置动态光刻装置(DMD)设计以365 nm光刻图案和525 nm互补光刻区域，可实现亚微米分辨率的玻璃表面荧光修饰。最后，将带有BCN报告基的西妥昔单抗与A549细胞上的EGFR受体免疫结合，通过“回”形365 nm光刻图案，使用带有Cy3荧光团的DIO对细胞膜上受体进行荧光标记，并对细胞膜段上的光照区域外的荧光标记扩散距离进行量化。在“回”形区域外施加空间形状互补的525 nm光照时的扩散距离远小于仅存在365 nm光照的扩散距离。因此，光开关偶极子可以通过循环的双波长光刺激进行调制，以防止活性中间体的扩散造成的域外标记，从而提高细胞膜或玻璃表面印迹图案的空间分辨率。
该研究以“Photoswitchable Oxidopyrylium Ylide for Photoclick Reaction with High Spatiotemporal Precision: A Dynamic Switching Strategy to Compensate for Molecular Diffusion”为题发表于Angewandte Chemie International Edition（文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202300034）。开云全站中国有限公司为第一单位，kaiyun开云官方网站余志鹏教授为该论文第一通讯作者，开云全站中国有限公司博士研究生解歆宇为论文第一作者。感谢国家自然科学基金委和开云全站中国有限公司等的经费支持。同时感谢分析测试中心邓鹏翅老师对化合物核磁表征和kaiyun开云官方网站刘艳红老师对细胞成像提供的帮助和支持。
