自发闪烁荧光探针是一种无需外部激活光或活性分子,即可自发进行开关调控并在自身“荧光”态与“暗”态之间转换的新型探针。通俗来说,传统荧光探针就像普通电灯,需要人打开或关闭开关来控制灯的亮暗;而自发闪烁荧光探针就像是智能电灯,不需要人力操作,依靠自身程序就可以控制灯的打开与关闭。
自发闪烁荧光探针的“开关”其实是分子内部的可逆化学反应,这些反应能够让分子在能发出荧光的化学结构与不能发出荧光的化学结构之间反复的转换,从而实现荧光的闪烁。科学家通过对自发闪烁荧光探针的结构进行改造,就可以调控探针的“开关”性质,例如调控分子处于“荧光态”的时间、分子在“荧光态”与“非荧光态“之间转换的速度等。
自发闪烁荧光探针有很多优势。例如,传统荧光探针需要先用紫外/蓝光等激活光对分子进行激活,再用激发光照射激活后的分子使它们发光。这种方法使用的短波长、高能量的激光会破坏DNA和蛋白质的结构,因此对生物体系造成毒副作用高。而自发闪烁荧光探针由于不需要紫外/蓝光的激活,因此非常适合对活体组织进行成像观察;另外,由于这些自发闪烁探针大部分时间处于稳定的“暗态”,只有少部分时间发生“闪烁”而处于高活性的“荧光态”,因此分子不容易被 “损伤”而导致永久的无法发光,所以可以利用这些分子进行长时间的成像观察。
现在科学家正在努力通过对自发闪烁荧光探针进行结构改造来让它们更“听话”(可控闪烁),并尝试将通过自发闪烁荧光探针实现的超分辨荧光成像技术与其他技术结合,如B超、磁共振等,未来有望在癌症诊断等领域大显身手。(文/吴绍维 图/陈思)