唐本忠院士/深大王东、韩婷《Adv. Healthc. Mater.》: 具有聚集诱导发光(AIE)特性的PPE聚合物

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聚苯撑乙炔 (PPE) 是一类使用广泛的功能共轭聚合物，在有机光电、荧光传感、和光学成像诊疗等多个领域均有着良好的应用前景。然而，PPE在聚集状态下的荧光效率通常不如其溶液状态，这在一定程度上限制了这类高分子材料的应用范围和使用性能。另一方面，由于组织自发的荧光背景干扰以及微环境的影响，单一的荧光成像很难实现高对比度的成像。而拉曼成像因为其稳定性以及零背景干扰，可以实现高对比度的成像效果。因此开发具有良好的聚集态发光效率以及拉曼增强效果的PPE类功能聚合物，实现荧光和拉曼的双模态成像效果具有重要的研究意义。

近期，唐本忠院士团队深圳大学AIE研究中心在《Advanced Healthcare Materials》上面发表了题为“AIE-Active Poly(phenyleneethynylene)s for Fluorescence and Raman Dual-Modal Imaging and Drug-Resistant Bacteria Killing”（10.1002/adhm.202101167）的研究论文。在该工作中，作者设计并合成了一系列具有聚集诱导发光 (AIE) 特性的PPE聚合物。在这些共轭聚合物中，二乙氨基取代的四苯基乙烯单元作为长波长发射的AIE结构基元，烷基侧链作为功能化位点。所得到的具有大π共轭结构的AIE活性的PPE显示出较为优异的聚集态荧光性能、有趣的自组装行为、固有的炔基拉曼增强特点、以及有效的抗菌活性。通过将AIE特性的PPE包覆成纳米粒子注入小鼠体内，可以利用聚合物的荧光和拉曼信号实现肿瘤区域的清晰、高对比度地双模态成像，从而有利于在手术中精确地切除肿瘤。通过侧链的进一步功能化，得到的PPE聚电解质可以选择性对细菌进行成像，并且对革兰氏阳性菌和耐药菌具有有效的光动力杀伤能力。

图1 结构设计策略示意图

图2 (A) CP0在THF/H₂O，(B) CP1在H₂O/THF，(C) CP2在DMSO/toluene混合溶剂中的荧光发射光谱。

图3 CP1在H₂O/THF混合溶剂中的组装形貌

图4 (A) 从 M1 到 CP0 的聚合诱导拉曼增强示意图。(B) CP0， M1， EdU溶液态的叠加拉曼光谱。（10 mM，激发：785 nm）。(C) CP0、M1 和其他已报道的代表性炔烃的相对拉曼强度 (RIE)（PA = 苯乙炔；DPA = 二苯乙炔；BDB = 1-苯基-1,3-丁二炔）

图5 (A)在不同时间点瘤内注射CP0纳米颗粒后肿瘤的荧光成像结果。(B)注射CP0纳米颗粒后小鼠肿瘤在第一次切除前后的代表性荧光成像结果。第一次术后切口部位组织的 (C) 拉曼成像和(D) H&E 染色结果。(E) 第二次切除前后小鼠肿瘤的代表性荧光成像结果。第二次术后手术切口部位组织的(F) 拉曼成像和(G) H&E染色结果。

图6 CP2 (10 µg/mL, 30 min) 处理的 (A) HUVECs，(B) HUVECs与S.aureus共孵育 30 分钟，(C) HUVECs与E.coli 共孵育30 分钟的荧光、合并和明场图像。

图7 (A) 使用 DCFH 作为指示剂在白光照射下CP0-CP2 (1 µg/mL)的ROS产生能力。(B) 和 (C) 在光照和黑暗条件下CP2对不同菌的抗菌效果。 

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adhm.202101167

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