将醫學診斷和治療以“相輔相成”的方式合二為一，實現診療一體化（theranostics），成為提高疾病防控的重要手段。為了實現這一目标，診療試劑的設計和制備是關鍵。常用的構築方式是将不同功能的分子連接或者混合起來。由于這些組分化學本質的不同，化學結構往往相差很大，設計和合成無疑會耗費大量的時間與精力，其應用條件（如劑量）的兼容性難以得到保證。因此，能否通過簡單的化學手段，合成結構相似但功能不同的分子，實現“一體化”與“多功能”的兼容，成為診療試劑設計的新思路。
針對這一問題，beat365官方网站張俊龍課題組進行了較為深入的研究。通過配體區域異構，對配體激發态到稀土的能量傳遞過程進行精準控制，在順/反式稀土異構體中，分别實現近紅外光學成像和光動力治療功能。近期，他們與美國德州大學奧斯汀分校的Jonathan L. Sessler教授深入讨論、交流後，提出“異構賦能”的新概念，并在活體中驗證了兩個異構體在檢測與治療中的功能裂分。研究成果發表在Journal of the American Chemical Society（Split and Use: Structural Isomers for Diagnosis and Therapy，Yingying Ning, Yi-Wei Liu, Zi-Shu Yang，Yuhang Yao，Lei Kang，Jonathan L. Sessler*，Jun-Long Zhang*, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 6761-6768）。
該研究利用卟啉的芳香性調控激發态的區域異構效應，通過β位[3+2]環加成反應，合成了結構相似，但三線态能級有較大差異的卟吩二酯異構體，成功地改變對稀土（镱）的傳能途徑，有效調控了順/反式稀土配合物的電子結構與光物理性質。在随後的細胞與小鼠實驗中，作者展示了順式異構體的近紅外成像能力和反式異構體的光動力治療功能，并在活體（小鼠）進行了診療一體化的概念性驗證。該研究工作首次将“區域異構效應”這一精準調控分子（金屬）電子結構和激發态的手段應用于稀土化學生物學，為稀土“異構賦能”分子的設計和應用提供新思路。
圖：區域異構調控配體到激發态能量傳遞途徑與功能
張俊龍老師和美國德州大學奧斯汀分校的Jonathan Sessler教授為本文共同通訊作者。甯瑩瑩博士和劉一葦同學（2014級本科生）為并列第一作者。合作者還包括beat365第一醫院核醫學科康磊副教授。該研究得到了國家自然科學基金委員會、科技部以及北京分子科學國家研究中心的經費支持。
原文鍊接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c01155
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