近紅外二區成像組織穿透深，時空分辨率高，對于成像引導疾病的診斷和治療具有重要意義。該領域發展的瓶頸化學問題是近紅外分子探針發光強度低。張俊龍課題組緻力于發光稀土配合物的設計和合成，利用稀土f-f特征躍遷的特點，将近紅外二區探針的研究範圍從金屬納米材料、共轭聚合物、有機小分子拓展到金屬配合物。其中，該課題組在2017年報道的镱卟啉配合物量子産率高達25%(氘代溶劑中為67%）。迄今為止，其近紅外區域發光強度（消光系數×量子産率）為文獻報道最高（Chem. Sci., 2017, 8, 2702-2709）。該類配合物還表現出發光壽命長、抗光漂白、生物相容性可調等優點（Chem. Sci., 2018, 9, 3742-3753）。

 為了突出稀土在近紅外探針設計中的獨特性，該課題組利用稀土發光壽命長的特點，設計壽命（τ）探針，避免激光強度、背景熒光、組織形貌、檢測器狹縫等因素影響，實現在活體水平的分子事件定量可視化。pH值是維持生命正常活動的重要生理指标。發展活體水平上實時檢測pH的技術對相關疾病診斷和治療具有重要作用。該課題組設計pH敏感的镱卟啉化合物，在卟啉外圍引入羧基基團。在羧基的質子化和去質子化情況下，調節配體三線态到稀土激發态的能量傳遞過程，實現在不同pH下近紅外發光強度的“開”和“關”，同時将發光壽命與pH值變化關聯。他們與複旦大學李富友/馮玮課題組合作，将稀土τ探針應用于胃部原位pH的定量檢測。通過時間分辨熒光壽命成像，在灌胃實驗中分别考察了正常情況、禁食條件和胃藥喂食過程中胃部pH值的變化，展示該探針可以動态監測胃部pH的能力。相關工作發表在Chem. Sci.（Chem. Sci. 2019, DOI: 10.1039/C9SC00220K）。2014級博士生甯瑩瑩為論文第一作者。該研究得到了beat365化學學院、北京分子科學國家研究中心和NSFC的資助。

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