唐本忠/丁丹《JACS》：平面加扭曲分子结构策略设计用于NIR-IIa荧光成像的高亮度半导体聚合物纳米粒
The following article is from NanoImmuno Author NanoImmuno
在近红外二区（NIR-II，1000-1700 nm）发射的半导体聚合物纳米粒（SPN）是用于哺乳动物深层组织光学成像的有前途的材料，但是亮度仍不能令人满意。香港科技大学唐本忠院士与南开大学丁丹教授开发了一种分子设计策略来提高NIR-II半导体聚合物纳米粒的亮度：结构平面化和扭曲。通过整合平面π-共轭单位带来的强吸收系数和扭曲构象介导的高固态量子产率（φPL），带来了荧光团亮度的增加。
与平面聚合物pNIR-1和扭曲聚合物pNIR-2相比，所得的具有扭曲和平面结构的pNIR-4均显示出改善的φPL和吸收。当发射延伸到pNIR-4纳米粒的NIR-IIa区域（1300-1400 nm），观察到血管的NIR-IIa荧光成像具有更高的清晰度。此外，pH响应型聚（β-氨基酯）使得pNIR-4特异性积聚在肿瘤部位，从而可以进行NIR-IIa荧光成像引导的癌症精准切除。这项研究提供了开发高亮度荧光团的分子设计策略。
ACQ荧光团通常采用平面共轭结构具有很强的吸收能力，但在聚集状态下会发生荧光猝灭。另一方面，AIEgens的主链扭曲，以吸收率为代价显示出高固态φPL。本文整合了这两种相互冲突的优点，利用由相邻的烷基噻吩单元产生的空间位阻来调节聚合物重复单元的构型。原位烷基链给出扭曲的结构，而间位烷基链产生共面的结构。所得的具有平面加扭曲结构的聚合物pNIR-4在709nm处显示出2.24％的φPL和5.73×103L mol-1cm-1的ε。具有平面结构的聚合物pNIR-1在870nm下显示〜0的φPL和7.17×103L mol-1cm-1的ε。具有扭曲结构的聚合物pNIR-2在870nm处的φPL为〜3.2，ε为3.26〜103L mol-1cm-1。由于亮度是φPL和ε的乘积，pNIR-4的亮度（QE = 128）比平面的pNIR-1（QE =〜0）和扭曲的pNIR-2（QE = 104）高。
当发射延伸到pNIR4纳米粒的NIR-IIa区域（1300-1400 nm），可以观察到血管的NIR-IIa荧光成像具有更高的清晰度。此外，pH响应型聚（β-氨基酯）可使p-NIR4特异性地积聚在肿瘤部位，从而实现NIR-IIa荧光成像引导的肿瘤切除。本研究表明分子结构的调整，可以提高荧光团的亮度，并为高亮度荧光染料的发展开拓了思路。
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.0c07193