在生命科学与医学研究中，“看得清、控得准”一直是科研人员的终极追求。近日，学院朱勍教授团队联合杨云芳教授团队和香港城市大学孙红燕教授团队，在《Science Advances》（2025年8月15日）上发表了最新成果：他们巧妙地将四嗪（Tetrazine）与氟硼（BF₂）荧光基团“合二为一”，成功构建出新型 Tz-BF系列荧光探针。这一设计不仅实现了快速、免洗、高清的活细胞荧光成像，还能在特定位点实现药物精准释放，为未来的诊疗一体化提供了强大工具。
图1 Tz-BF系列探针的合成路线和化学结构式
四嗪基团作为优秀的生物正交基团以及荧光淬灭基团，从四嗪结构出发构建的荧光探针，具有荧光快速开启的特性，在活体成像、药物发现及生物分子标记等领域获得了广泛的应用。然而，当前基于四嗪的点击发光型荧光探针开发思路是将四嗪通过链接链（linker）与荧光染料相连，这就造成探针的结构复杂，整体体积较大，影响了其细胞穿透性及与靶标的结合能力，并存在斯托克斯位移小、灵敏度低及光学性质稳定性不高等缺点。
研究团队成功将四嗪基团与有机氟硼结构进行结合，构建了一系列新型点击发光N,O-二齿类四嗪氟硼探针，在保留了四嗪基团生物正交性能的同时，拥有与有机氟硼结构相似的优秀荧光性质和光稳定性。课题组通过Pd催化的C-H功能化反应，在苯基-四嗪的芳烃邻位区域引入羟基，进而与三氟化硼乙醚反应，成功制备了6个N,O二齿类四嗪氟硼荧光探针，为进一步改善四嗪氟硼探针的荧光性质，利用Horner-Wadsworth-Emmons反应在四嗪氟硼荧光骨架上引入含有供电基团的共轭体系，成功构建了6个荧光性质提升的探针。经过研究探针的探针结构简洁紧凑，细胞通透性更好；光亮度高、光稳定性强，成像清晰持久；免洗成像使得成像背景低，实验更简便；低细胞毒性使生物应用更安全。在活体细胞中，Tz-BF探针能够在特定亚细胞位置精准“点亮”，而且无需洗涤步骤，直接获得高清荧光信号。尤其是在超分辨率STED成像中，表现出优异性能。验证了课题组构建的新型探针在亚细胞结构的定位，click to release的药物释放策略得以实现，充分证明了四嗪氟硼探针在化学生物学领域的巨大的应用潜力。
图2 Tz-BF探针在细胞内靶标免洗荧光成像
相关研究以“Difluoroboronated tetrazine probes for rapid bioorthogonal fluorescence activation, no-wash STED imaging, and triggered drug release”为题，于2025年8月15日在国际期刊《Science Advances》上在线发表。浙江工业大学为第一完成单位，香港城市大学作为合作单位，生物工程学院朱勍教授和化工学院杨云芳教授，以及香港城市大学孙红燕教授为共同通讯作者，朱勍教授课题组的硕士研究生朱小梅（2024届）为第一作者，耿浩星（2023届）和香港城市大学张捷博士后为共同第一作者。研究获得了国家自然科学基金的资助。
原文链接 https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw1098