完成单位：中国科学院大连化学物理研究所，鞍山师范学院

完成人：徐兆超、王晓春、乔庆龙、陶静、苗露

项目简介

利用荧光团化学结构统计归纳与理论计算相结合的方法，首先理解已有荧光团的发光构效关系，找到制约荧光性能缺陷的关键因素，提出改进方案并合成目标结构加以验证。不断通过新的发光构效关系分析优化对荧光团发光构效关系的认识，最终创造出性能优异的新型荧光染料，这一系列荧光染料被命名为DICP Fluor Dyes，并进一步开发了一批能够识别众多不同生物客体的性能优越的荧光探针，取得了一批有特色、有影响的成果。

创新点

1.通过合理的分子设计，经过微小调整将现有荧光染料的发光强度和光稳定性大幅提高。利用环张力和空间位阻有效阻止染料受光照激发后TICT态的形成，从而极大的提高了荧光强度和光稳定性。将荧光染料母体发光强度提高了27%，光稳定性提高显著。染料荧光强度在20000-150000之间，光稳定性表现为在激发光照射下12个小时后荧光强度维持在90%以上。

2.发现荧光团当中供电子基和拉电子基存在“位置效应”，即某一特定位置控制荧光强度，而另外特定位置控制斯托克斯位移和发射波长。开发出环境不敏感、荧光波长可调控、大斯托克斯位移的荧光染料。斯托克斯位移在100 nm以上，有效去除了背景光干扰，可实现多色荧光成像。

3.免洗蛋白荧光标签具有细胞染色快，免洗的特点。荧光染料对细胞的染色通常需要30分钟以上，而免洗蛋白荧光标签在2分钟之内就可以完成细胞染色，并且不需要再洗去未标记的染料，减少了对细胞的损伤。

科学价值

深刻理解了控制荧光染料发光强度、波长和稳定性的主要因素，并找到了一种简单有效的改进方法，对于有机荧光染料的结构改进具有普适性。在构效关系指导下研究者能够系统分析荧光团中不同位置的电子效应对荧光的影响，设计出需要的荧光生物分子试剂，用于活细胞检测及成像分析。

应用前景

荧光染料原材料完全国产化，市场供应充足，价格便宜。由于产品的单次使用量少，只需实验室规模合成即可满足市场需求，无须放大工艺，可直接在实验室规模生产，投资回报周期短。产品的利润空间巨大，随着相关产业发展，潜在市场前景广阔。

社会效益

目前荧光染料市场现状是需求总量庞大、产品附加值高，高端市场由国外公司完全垄断。我们根据位置效应设计的荧光生物分子试剂，荧光性能和反应性能高于现有的商业品牌，有望突破国外公司对荧光试剂的垄断地位。