「医研创见」聚焦我院临床科研与医工交叉创新，以技术突破赋能精准医疗。
单线态氧高活性、短寿命的特性，长期限制其在光动力治疗、环境监测中的应用。本期推出普外二科段降龙教授团队研究成果：团队构建新型金属笼体系，首次实现单线态氧「生成-捕获-存储-释放」全链条可逆调控，并研发出超高灵敏度溶解氧传感器，为医疗传感与精准诊疗提供新的技术支撑。
近日，我院普外二科段降龙教授团队在国际化学领域顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》（影响因子：17，JCR 分区 1 区，中科院分区 1 区）发表题为《Generation, Capture, Storage and Release of Singlet Oxygen from A Perylene Diimide-Based Metallacage for Oxygen Sensing》原创性研究成果。该研究创新性地设计了一种多功能金属笼结构，首次在单一体系中实现了对单线态氧「生成-捕获-存储-释放」的全链条可逆调控，并基于其荧光开关机制，成功开发出一种超高灵敏度的溶解氧传感器，将基础机制探索与实际应用开发紧密结合。
该研究旨在探讨单线态氧（¹O₂）因其高反应活性，在光动力治疗与环境治理中具有重要应用潜力，但高活性与短寿命限制了其实际应用。针对这一挑战，段降龙教授团队采用多组分配位自组装策略，创新构建了以苝二酰亚胺（PDI）和蒽为单元的桶状金属笼，建立了单线态氧高效生成、捕获、存储与可控释放的完整调控体系。该金属笼在光照下可通过 PDI 单元高效生成¹O₂，利用蒽基结构单元捕获并稳定存储为过氧化物，且在加热条件下可实现定量释放，展现出优异的可逆循环性能。同时，团队基于金属笼内部的光诱导电子转移（PET）机制，构建了荧光开关响应系统：在捕获¹O₂前，PET 活跃导致荧光淬灭；捕获后，PET 被抑制，荧光显著增强。基于此，开发出一款检测限达 1.1×10⁻³ mg/L 的超高灵敏度溶解氧传感器，性能优异。本项研究首次在单一金属笼体系中实现了单线态氧的可逆调控，为精准医疗、环境监测等领域提供了新的技术支撑。
图 1 金属笼与单线态氧可逆结合示意图及金属笼光诱导电子转移过程
图 2 采样系统、监测单元和信号采集模块组成定制传感平台展示
这一重要研究成果的发表，不仅彰显了我院在医工交叉领域的科研实力，更为功能材料与智能传感技术的发展开辟了新路径。面向未来，我院将持续完善科研创新体系，着力培育更多具有国际竞争力的原创性成果，为医院的高质量发展和学科进步贡献力量。
（该研究得到了国家自然科学基金项目（82460107）、陕西省创新能力支持计划（2024 GH-GHJD-21）、陕西省人民医院科技人才支持计划（2021LJ-05）等基金的资助）。
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