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隨著生物技術的飛速發展，實時、原位的生物過程監測在推動科學發現和技術進步中扮演著至關重要的角色。然而，傳統監測方法在應對復雜的生物基質及結構相似的分析物時，常面臨靈敏度和分辨率的限制，影響了檢測結果的準確性。為應對這一挑戰，中國科學院有機化學研究所趙延川研究團隊開發了一種新型自組裝¹⁹F標記核磁共振（NMR）探針。這種探針通過與核苷酸等小分子結合，觸發探針的解聚集過程，進而激活¹⁹F核磁共振信號，生成獨特的信號指紋，能夠實現多種分子成分的精確識別與檢測。這項技術為生物機制研究、酶動力學分析、藥物篩選及疾病診斷等領域提供了新的解決方案。

傳統檢測方法在面對復雜的生物樣品時，難以區分結構相似的分子。而這種新型探針通過其自組裝和解聚機制，能夠在與不同生物分子結合時，產生獨特的¹⁹F NMR指紋信號，精確識別和區分多種分析物。以核苷酸為例，探針能夠同時識別并區分出八種常見的DNA和RNA組成單元，包括AMP、GMP、CMP、UMP等。不同核苷酸產生各自獨特的¹⁹F信號，因而在復雜混合物中依然能夠準確區分每種組分 (圖2)。作者還評估了蛋白質等生物大分子對檢測的影響，結果表明，即使在存在蛋白質等干擾物質的情況下，探針仍能保持良好的檢測性能。此外，通過添加內標分析物，這一檢測方法可以實現對樣品中的組分進行定量分析，進一步增強了其在實際生物樣品檢測中的應用潛力。

以ATP水解酶檢測為例，探針與ATP、ADP和AMP分別結合后，產生獨特的¹⁹F NMR信號，通過這些信號的強度和變化，可以精確跟蹤ATP在Apyrase催化下的逐步水解過程。隨著反應的進行，ATP信號逐漸減弱，ADP信號先增加后減弱，AMP信號則持續增強，這驗證了Apyrase的分步水解機制。此外，通過對不同來源的Apyrase樣品進行檢測，這一體系能夠區分其ATPase/ADPase活性，證實了其在酶質量評價中的實用性。這一¹⁹F標記探針為酶促反應的實時監測提供了高效的工具，不僅能夠準確評估酶活性，還能用于藥物篩選和質量控制。隨著這一技術的廣泛應用，它將在疾病診斷和生物技術領域發揮更大的作用。

論文信息

Enhancing Molecular-Level Biological Monitoring with a Smart Self-Assembling?¹⁹F-Labeled Probe

Dr. Zhenchuang Xu,?Chenyang Wang,?Shengyuan He,?Dr. Jian Wu,?Prof.?Dr. Yanchuan Zhao

Angewandte Chemie International Edition

DOI:?10.1002/anie.202417112

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