相对于传统的电子闭壳层荧光团，阳离子自由基的基态与激发态能级差较小，有望发展为一类新型的红至近红外荧光团，在生物医学领域具有重要的应用潜力。然而目前文献中报道的绝大多数阳离子自由基的荧光量子效率很低，例如：经典的阳离子自由基Wurster's Blue在室温下的量子效率小于0.1%。另外，阳离子自由基在生理环境下易于发生亲核反应、自由基聚合反应等，严重限制了阳离子自由基在荧光成像中的应用。
近日，香港中文大学（深圳）唐本忠院士、华南理工大学高蒙副研究员、张云娇教授和广西中医药大学刘锴副研究员合作，以2,5-二甲基吡咯为核心骨架，通过修饰锌(II)-二甲基吡啶胺，制备了P-DPA-Zn化合物，进一步通过空气氧化，简便、高效地制备了水相中稳定且深红光发射的阳离子自由基P•+-DPA-Zn，并成功将其用于突变 p53癌症诊疗（图1）。
图1发光阳离子自由基P•+-DPA-Zn的制备及突变 p53癌症诊疗阳离子自由基P•+-DPA-Zn在水中的最大吸收和发射波长分别为600和673 nm，在水相中具有优异的化学稳定性，其发光效率受分子内运动影响，水相中量子效率为0.8%，硅胶薄层层析板上量子效率为3.6%。作者通过电子顺磁共振（EPR）波谱分析、理论计算等方法表征并验证了阳离子自由基P•+-DPA-Zn的生成（图2）。
图2 P•+-DPA-Zn的结构及光物理性质表征与理论计算分析作者发现阳离子自由基P•+-DPA-Zn具有癌细胞线粒体靶向富集能力，不仅可实现线粒体高信噪比荧光成像，还可用于线粒体靶向锌离子递送（图3），诱导线粒体氧化应激生成活性氧，促进突变p53蛋白与锌离子结合，进而通过泛素-蛋白酶体途径降解突变p53蛋白（图4）。相对于正常细胞和野生型p53癌细胞，P•+-DPA-Zn可选择性降低突变p53癌细胞存活率，抑制其增殖与迁移，克服其化疗耐药性，消除突变p53的获得性功能（图5）。
图3 P•+-DPA-Zn的线粒体靶向成像及锌离子递送
图5 P•+-DPA-Zn选择性降低突变p53癌细胞存活率并消除其获得性功能本研究首次制备了水相中稳定且深红光发射的吡咯阳离子自由基，为发光阳离子自由基的构建及生物诊疗应用提供了一种新策略。以上研究成果以“A Water-Stable and Red-Emissive Radical Cation for Mutp53 Cancer Therapy”为题，在线发表于国际著名期刊《Angewandte Chemie International Edition》上 (10.1002/anie.202212671)。香港中文大学（深圳）唐本忠院士、华南理工大学高蒙副研究员、张云娇教授以及广西中医药大学刘锴副研究员为共同通讯作者，华南理工大学周子开硕士研究生与钱洁颖博士后为共同第一作者。
