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分子光及其在生物医学中的应用

近日,美国哈佛大学医学院/麻省总医院冉崇昭教授(点击查看介绍)、新加坡南洋理工大学浦侃裔教授(点击查看介绍)在Angew. Chem. Int. Ed.发表综述文章,提出了“分子光 (molecular light)”概念。如果想象一下“光”可以被包在胶囊中、溶到注射液里或装载到高分子聚合物中,那么我们可以立刻意识“光”可以像药物分子一样传递到目标靶点。这样一来,光的组织渗透问题将迎刃而解,从而就突破了很多光在生物医学的应用限制。为了实现光的传递,如果光和化学分子是一体的话,这个问题就可以轻而易举得到解决。事实上,除了常规光源(如LED和激光),很多的分子也可以发光,作者将这种光称为“分子光”。事实上,“分子光”广泛存在于生物体中和化学反应中,比如化学发光(chemiluminescence)分子,生物发光(bioluminescence)分子。显而易见,“分子光”具有分子和光的双重特性,从而使其具有独特的双重功能(可传递性和光功能)。作者认为“分子光”概念将有利于大大拓宽我们的光生物医学视野。

图1. “分子光”最常见的来源。


该综述对当前分子光及其在生物医学中的应用进行了概述,主要包含了如下几个方面:1)什么是“分子光”和它的最常见的来源;2)分子光在分子影像中的应用;3)分子光在光治疗中的应用;4)分子光在光生物调节中的潜在应用(目前没有分子光在这方面的研究);5)分子光在光药理学和光化学中的(潜在)应用;6)有关分子光的应用前景和问题的探讨。

图2. “分子光”的双重功能。


分子光的几个方面值得特别提及。除了在分子成像中的作用之外,作者认为它在治疗领域的潜力尤其有希望。由于其可传递性,分子光可以被递送到特定靶向蛋白质、RNA和其他感兴趣的分子,这对于常规光源来说是难以实现的。这里值得一提的工作是作者最近在Angewandte Chemie 上发表的文章,其中利用化学发光探针产生的分子光来敏化和启动淀粉样蛋白β的光氧化过程——这可能是治疗阿尔茨海默病的一个潜在新途径(Angew. Chem. Int. Ed.202362, e202312519)。虽然分子光用于光生物调节的应用目前尚未有文献报道,但作者相信它在光调节研究中具有巨大潜力。此外,分子光化合物本身可以被视为一种“分子光药物”,但是目前不清楚这种“发光”药物在生物体中到底会有什么样的作用。作者认为这方面的研究可能开创一个新的领域。

图3. “分子光”的中生物医学的(潜在)应用。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Molecularly Produced Light and Its Biomedical Applications

Chongzhao Ran, Kanyi Pu

Angew. Chem. Int. Ed.2023, DOI: 10.1002/anie.202314468


导师介绍

冉崇昭

https://www.x-mol.com/university/faculty/46679 

浦侃裔

https://www.x-mol.com/university/faculty/57244 


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