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具有离子诱导发光现象和溶酶体靶向功能的四芳基乙烯寡聚阳离子电解质

发布:opticsOJ    |    2018-04-01 21:56    阅读:1515
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3月14日,《化学通讯》(Chemical Communications)在线发表了武汉光电国家研究中心朱明强教授团队的最新研究成果《四芳基乙烯型寡聚阳离子电解质的偕型交叉偶联反应合成、离子诱导发光和溶酶体成像》(Geminal cross-coupling synthesis, ion-induced emission and lysosome imaging of cationic tetraarylethene oligoelectrolytes)。

聚集诱导发光(AIE)材料,有效克服了常规荧光染料通常面临的聚集荧光猝灭(ACQ)问题,在化学传感器、生物探针、免疫测定标记和生物成像等方面获得广泛应用,已成为当前的一项前沿研究热点。在这些应用中,往往要求所使用的AIE材料具有一定的亲水性甚至是完全水溶的。然而,大多数AIE分子是疏水性的,不适合在水溶液环境中使用;同时由于受到传统合成方法的限制,使得常规AIE分子的结构和性能十分有限,进而在一定程度上妨碍了AIE类材料的进一步发展。朱明强教授团队通过偕型交叉偶联(GCC)反应,设计并合成了一系列新型的水溶性阳离子型四芳基乙烯衍生物OFn+ (n = 1-3)。(图 1A)首次报道了一种称为“盐离子诱导发光”的有趣现象,即这些亲水性阳离子寡聚电解质OFn+(n = 1-3)随着水溶液中其他离子浓度的增加,分子逐渐发生聚集而产生荧光强度效应(图1B)。



图 1 (A) 化合物OFn+ 的分子结构. (B) 盐离子诱导发光效应:在不同阴离子下,OF1+ 在550nm处的发射峰的增强程度相对于Na+离子浓度[Na+]的曲线。(C) 溶酶体追踪成像:用5.0 μM OF1 +染色并用5μM氯喹刺激的HeLa细胞的溶酶体并成像。 不同的伪彩色分别表示在不同时间的荧光图像:a) 0分钟,b) 5分钟,c) 10分钟,d) 15分钟; 在e) 0分钟和5分钟,f) 5分钟和10分钟,g) 10分钟和15分钟,h) 0分钟和15分钟的两个不同时刻的叠加图像。e) - h) 中的白色箭头用于标识溶酶体不同时刻的运动方向。标尺 = 5微米。

同时,通过实验证明, OF1+和OF2+分子具有良好的溶酶体靶向功能,得益于该类分子AIE效应,它们被用于细胞染色后,无需进一步清洗,能够直接原位成像;另外,利用这类分子良好的光稳定性和荧光亮度,使用OF1+探针实现了对活细胞中溶酶体进行长时程追踪标记。

本研究的主要亮点在于,利用GCC反应合成了具有离子诱导发光和线粒体靶向功能等特殊性质的水溶性四芳基乙烯型AIE材料,此设计理念能够对未来设计与制备其它各种特殊功能的AIE分子提供了指导意义。

此项工作由武汉光电国家研究中心能源光电子实验室周岐元、辛博(共同一作)、王亚龙(共同一作)、李冲(通讯作者)、陈泽强、余琦、黄振立及朱明强(通讯作者)共同完成。

该工作得到了“973计划”、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费和WNLO主任基金等经费的支持。

全文可访问:http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/cc/c8cc00533h#!divAbstract

来源:武汉光电国家实验室(筹)

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