【生化】南京工业大学王小辉教授课题组Coordination Chemistry Reviews：镧系发光配合物的生物医学功能化

镧系发光配合物不仅具有窄带发射、长发光寿命以及大斯托克斯位移等优势，还表现出可调的配位行为，因而作为分子探针广泛用于生物传感与成像。通过引入生物活性基团、生物成像模态或构筑配位聚合物等功能化策略，镧系发光配合物在生物医学领域展现出了更为广阔的应用前景。近年来，南京工业大学化学与分子工程学院王小辉教授课题组构建了系列多功能镧系发光配合物，并开展了它们在错误折叠蛋白识别与聚集调控及阿尔茨海默病诊断与治疗潜在应用（Chem. Comm. 2015, 51, 8185; Chem. Comm. 2020, 56, 5945; Chem. Sci. 2020, 11, 7158）、DNA烷基化、脱嘌呤等损伤识别（Chem. Sci. 2013, 4, 3748; Coord. Chem. Rev. 2014, 273, 201; Biosens. Bioelectron. 2020, 150, 111841; Inorg. Chem. Front. 2022, 9, 2668）等生物医学方面的探索研究。

结合前期研究工作积累，近日，课题组在国际权威期刊Coordination Chemistry Reviews发表了题为“Functionalization of luminescent lanthanide complexes for biomedical applications”的最新综述（Coord. Chem. Rev. 2023, 474, 214866; DOI: 10.1016/j.ccr.2022.214866）。该文章对镧系发光配合物的生物医学功能化策略以及其在多模态成像引导的疾病诊断、疾病治疗以及诊疗等生物医学应用进行了系统综述（图1）。

图1. 镧系发光配合物的生物医学应用（来源：Coord. Chem. Rev.）

首先，论文总结并归纳了镧系发光配合物的功能化策略（图2），包括引入多功能悬臂式天线配体（策略I）、引入多功能螯合天线配体（策略II）和构筑多功能配位聚合物（策略III）。其中，策略I通过设计多功能悬臂式天线配体，敏化镧系发光的同时发挥治疗活性。策略II通过使用功能化的螯合天线配体，在赋予配合物多样化生物活性的同时，亦能提高镧系发光效率。策略III借助镧系金属离子与多齿配体间的组装作用形成功能化的配位聚合物，利用其比表面积大、多孔结构、生物可降解等特性，实现药物的递送。

图2. 镧系发光配合物的生物医学功能化策略（来源：Coord. Chem. Rev.）

其次，论文通过分子构型、功能化原理、作用机制以及生物体系活性等方面重点介绍了代表性镧系发光配合物功能化的多种生物医学应用。（1）在成像引导的疾病诊断方面，针对镧系配合物发光成像作用模式单一，提供的诊断信息有限等局限性，文章探讨了镧系发光配合物的功能化策略用于实现多模态成像辅助疾病诊断的应用。（2）在疾病治疗方面，作者归纳了功能化镧系发光配合物在载药运输以及金属药物设计方面的应用。（3）在诊疗一体化方面，文章总结了镧系发光配合物在化学诊疗和光诊疗方面的应用潜力。

最后，作者提出了该领域当前面临的诸多挑战，并展望了未来在近红外光激发的近红外二区成像、治疗潜力发掘以及镧系金属生物安全性和毒性评价等方向的发展，以促进基础研究向临床的转化。

本文第一作者为硕士研究生鲜彤，课题组青年教师胡明博士和王小辉教授为论文共同通讯作者。相关研究工作得到了国家自然科学基金和江苏省自然科学基金的资助。

王小辉教授简介：

王小辉教授：南京工业大学化学与分子工程学院院长助理，南京工业大学化学生物学与功能分子研究所所长。获选国际先进材料协会会士（FIAAM）、江苏省优秀青年基金获得者、江苏省“六大人才高峰”高层次人才、江苏省科技副总。2012年获南京大学化学博士学位（导师：郭子建院士），2015年至2016年在美国康奈尔大学化学生物学系访问研究（合作导师：Peng Chen教授）。主要研究方向为蛋白质聚集调控与聚集体材料，致力于发展用于蛋白质识别、功能调控以及聚集干预的化学分子工具（有机小分子、金属配合物等）、利用蛋白质/多肽聚集构建生物功能材料，为相关重大疾病诊疗提供新思路。先后主持包括国家自然科学基金、江苏省科技项目等10余项科研项目。先后主持国家自然科学基金面上、青年项目、江苏省基础研究计划自然科学基金项目等多项科研项目，以一作/通讯在Chem. Rev.、Coord. Chem. Rev.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Sci.、Biosens. Bioelectron.等期刊发表SCI论文30余篇，其中2篇入选ESI高被引论文，编写英文书籍章节1篇，授权中国发明专利1项。荣获江苏省优秀硕士学位论文指导教师等奖励。