Eu3+配合物的自组装诱导发光及其生物成像应用：可检测细胞内温度和次氯酸浓度

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近期，兰州大学唐瑜、严纯华团队设计了一种稀土Eu3+配合物（Eu：铕），该配合物无需封装或杂化过程，即可自组装为尺寸可控、具有荧光性质的Eu3+配合物纳米颗粒（Eu-NPs）。利用该自组装诱导发光（Self-Assembly Induced Luminescence, SAIL）性质，可进行生物成像，在微尺度下测量温度、检测次氯酸。相关成果发表于《国家科学评论》（National Science Review，NSR）。

Eu³⁺配合物自组装诱导发光(SAIL)示意图及其在温度和HClO生物成像中的应用

在这项工作中，研究者设计合成出具有咔唑衍生物配体和大的π-π共轭电子结构的两亲性Eu³⁺配合物。该配合物可在溶液中自组装成具有优异水分散性和可控粒径的Eu³⁺配合物发光纳米颗粒，可发出613 nm波长的红色荧光。荧光性质研究表明，该组装体具有自组装诱导发光（SAIL）效应，荧光强度随纳米颗粒尺寸的增加而增强。 

与过去的室温磷光（RTP）和聚集诱导发光（AIE）材料相比，该具有SAIL性质的Eu-NPs是利用稀土配合物的分子和组装过程设计，获得的稀土配合物SAIL性质，其原因在于，自组装不止限制了Eu³⁺配合物的分子内旋转或振动，也有效减少了发光中心周围的水分子数量，从而降低了由水分子O-H键振动导致的荧光淬灭作用。

(a-b)不同浓度Eu³⁺配合物在水溶液中组装的扫描电镜(SEM)图；(c) Eu³⁺配合物自组装体在共聚焦荧光显微镜下发光图。

更进一步，研究者探索了组装体在生物成像领域的应用： 

一、温度传感

研究者发现，随着温度的升高，组装体的荧光强度和寿命会下降，而且，荧光强度/寿命与温度之间存在良好的定量关系。因此，可以用这种组装体颗粒来表征微观环境下的温度信息。与文献已报道的稀土基温度传感器相比，该组装体颗粒的灵敏度更佳。

Eu³⁺配合物自组装体荧光强度（左）和荧光寿命（右）对温度的响应 

二、次氯酸探针

研究者将Eu³⁺配合物与次氯酸分子探针IR-780共组装，构建出了Eu/NIR纳米颗粒。由于Eu组装体的发射波长刚好与IR-780的吸收波长重合，因此，二者构成了荧光共振能量转移（FRET）系统，在无次氯酸存在的条件下，主要发出波长为825 nm的荧光。 

而在次氯酸存在时，IR-780探针迅速感应次氯酸，FRET系统被破坏，组装体开始发出Eu组装体原本的613 nm的荧光。因此，检测825 nm和613 nm的荧光强度之比，就可以高灵敏度、高选择性地检测次氯酸。

次氯酸纳米荧光探针在双光子激发下的荧光比率变化

三、生物相容性

研究者在Hela细胞中检测了Eu组装体的生物相容性，结果显示，组装体可以进入细胞内部，而不产生明显的细胞毒性，可以用于细胞内传感。

总之，这项工作通过分子设计，实现了水溶液中稀土配合物的自组装诱导发光，为稀土配合物发光材料的发展及其在生物成像和治疗中的综合应用提供了新思路。该工作得到了国家自然科学基金、甘肃省引导科技创新专项资金及111基地经费的支持。

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