南林蔡旭敏副教授和唐本忠院士、赵征教授合作NC：松香基BioAIEgen：固态下分子运动如何影响光物理过程？

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随着合成化学的发展，具有明亮发光性能的人造发光材料得到充分探索，但不少材料都存在聚集状态下发射减弱或淬灭以及可再生性、可持续性差等问题。基于此种情况，具有聚集态发光增强且可再生、可持续发展的发光材料的研究开发就变得极为重要。此外，由于发光材料的发光特性与其激发态分子运动密切相关，而这种现象以超快的时间尺度发生，难以追踪和调节。因此，开发出可以调控激发态分子运动的手段，获得优异发光性能的材料，是发光材料研究领域中一个极为重要的研究方向。

近日，南京林业大学蔡旭敏副教授与唐本忠院士、赵征教授团队（现工作单位：香港中文大学-深圳）合作，合成出一类具有聚集诱导发光（AIE）特性的天然松香基聚集诱导发光分子(BioAIEgen：正式提出此概念)，以“BioAIEgens derived from rosin: how does molecular motion affect their photophysical processes in solid state?”为题在Nature Communications上发表最新研究进展。（图1）

图1：松香基BioAIEgen及其光物理性能

该工作以动植物甾醇的脂环结构强化细胞膜结构稳定性为设计依据，利用松香独特的脂环刚硬化结构特征，与柔性的希夫碱复合，成功开发出一系列脂环融合的希夫碱作为源自天然松香的BioAIEgen（图2）。机理研究证实，天然松香分子中脂环结构的引入有助于抑制激发态分子运动，从而增强聚集态发射（图3）。此外，改变取代基可以影响分子间相互作用和激发态分子运动，从而调控发光性能（图4）。通过光致变色现象，可以在固态下监测和可视化其分子运动（图5）。最后，基于这些松香基BioAIEgen的脂质特性和生物相容性，它们被应用于细胞成像，分别在脂滴和溶酶体中显示出优异的靶向成像能力（图6）。该工作从根本上阐明了天然松香中脂环结构在发光分子设计中的重要作用，并从实践上提供了一种可大规模获得生物相容性BioAIEgen的天然资源，提升了天然松香的附加值。

图2：源自天然松香的BioAIEgen

图3：松香基BioAIEgen的发光性能

图4：松香基BioAIEgen的分子构象及其分子间作用方式

图5：松香基BioAIEgen的可视化分子运动

图6：松香基BioAIEgen的靶向细胞器成像（DAMB-SA靶向脂滴；DAMB-SAN靶向溶酶体）

本文共同第一作者为南京林业大学蔡旭敏副教授，其硕士研究生蔺玉婷及深圳大学李莹副研究员，通讯作者为唐本忠院士、赵征教授及南京林业大学黄申林教授。本研究获得了国家自然科学基金（21601087和21805233）等项目资助。

文章信息:

Xu-Min Cai, Yuting Lin, Ying Li, Zaiyu Wang, Xueqian Zhao, Shenlin Huang*, Zheng Zhao*, & Ben Zhong Tang*

BioAIEgens derived from rosin: how does molecular motion affect their photophysical processes in solid state?

https://www.nature.com/articles/s41467-021-22061-y#citeas

DOI: 10.1038/s41467-021-22061-y (Nat. Commun. 2021, 12, 1773)

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