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陕西师大房喻院士、新加坡科技设计大学刘晓刚教授 Adv. Sci.:构建环境敏感型荧光探针的普适方法

化学与材料科学 化学与材料科学 2023-03-22

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环境敏感型荧光探针在传感和成像等方面发挥着重要作用。目前,多数基于二烷基氨基的荧光分子环境敏感性不够理想。针对该问题,陕西师范大学房喻院士团队和新加坡科技设计大学刘晓刚教授团队提出利用吡咯取代常规二烷基氨基来加剧扭转分子内电荷转移(TICT),从而构建高效环境敏感荧光探针的普适策略。

 环境敏感型荧光探针在化学传感、生物成像中发挥着不可或缺的作用。目前许多荧光探针都是基于扭转分子内电荷转移(Twisted Intramolecular Charge Transfer, TICT)机制来构建。这些探针中,常用的荧光母体多以二烷基氨基为电子给体,如香豆素和罗丹明衍生物。该类分子TICT倾向较弱,导致其环境敏感性不尽人意。这极大地限制了这些分子在高灵敏、高信噪比等高端需求中的应用。因此,开发一种可以显著提升常用荧光团TICT特性及环境敏感性的通用策略具有非常重要的意义。 陕西师范大学房喻院士团队和新加坡科技设计大学刘晓刚教授团队,基于系统的理论计算结果,提出通过增强电子给体供电性和增大基态给-受体夹角的策略来大幅提升常用荧光团TICT倾向的策略。作者利用N-甲基吡咯取代常用的二烷基氨基,得到了一系列性能优异的TICT荧光分子,包括萘酰亚胺,香豆素,罗丹明等。由于N-甲基吡咯修饰的荧光分子TICT趋势强烈,该类探针在高极性和非粘性溶剂中几乎没有荧光,其量子产率接近于0;然而在低极性或高粘性溶剂中,该类探针具有非常明亮的荧光,其量子产率最高接近于1。因此,降低溶剂极性或增大溶剂粘度会导致荧光大幅增强,表明该类荧光探针具有优异的环境敏感性。相比于常规的二烷基氨基取代荧光分子,这些荧光化合物还表现出优异的聚集诱导发光特性和灵敏的蛋白质响应性。此外,该类荧光探针在活细胞免洗成像应用中也表现出较高的信噪比。 这些性能优异的TICT荧光分子及其设计思路,将为构建更多环境敏感型荧光探针提供借鉴,有助于推动化学传感、生物成像等领域的发展。 相关结果发表在Advanced Science上。陕西师范大学苗荣副教授、硕士研究生李晶和新加坡科技设计大学王超博士为共同第一作者。陕西师范大学房喻院士和新加坡科技设计大学刘晓刚教授为共同通讯作者。 

论文信息

A General Method to Develop Highly Environmentally Sensitive Fluorescent Probes and AIEgens

Rong Miao,(#) Jing Li,(#) Chao Wang,(#) Xuefeng Jiang, Ying Gao, Xiaoling Liu, Dan Wang, Xin Li, Xiaogang Liu,* and Yu Fang*

Advanced Science

DOI:10.1002/advs.202104609


原文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202104609


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