聚集诱导发光(AIE)材料有效克服了常规荧光染料通常面临的聚集荧光淬灭(ACQ)的问题,在化学传感器、生物探针、免疫测定标记和生物成像等方面具有广泛生物应用,已成为当前的一项前沿研究热点。在这些应用中,往往要求所使用的AIE材料具有一定的亲水性、甚至是完全水溶的。然而,大多数的AIE分子是疏水性的,不适合在水溶液环境中使用;同时由于受到传统合成方法的限制,常规AIE分子的结构和性能十分有限,在一定程度上妨碍了AIE类材料的进一步发展。
华中科技大学武汉光电国家研究中心的朱明强教授团队通过偕型交叉偶联(GCC)反应,设计并合成了一系列新型的水溶性阳离子型四芳基乙烯衍生物OFn+ (n = 1-3)(图 1A),首次报道了一种称为“盐离子诱导发光”的有趣现象,即这些亲水性阳离子寡聚电解质OFn+(n = 1-3)随着水溶液中其他离子浓度的增加,分子逐渐发生聚集而产生荧光强度效应(图1B)。

图1.(A)化合物OFn+的分子结构;(B)盐离子诱导发光效应:在不同阴离子下,OF1+在550 nm处发射峰的增强程度相对于Na+离子浓度[Na+]的曲线;(C)溶酶体追踪成像:用5.0 μM OF1 +染色并用5 μM氯喹刺激的HeLa细胞溶酶体并成像,不同的伪彩色分别表示在不同时间的荧光图像:(a)0分钟,(b)5分钟,(c)10分钟,(d)15分钟;在(e)0分钟和5分钟,(f)5分钟和10分钟,(g)10分钟和15分钟,(h)0分钟和15分钟两个不同时刻的叠加图像;(e)-(h)中的色箭头用于标识溶酶体不同时刻的运动方向。标尺 5微米
作者通过实验证明,OF1+和OF2+分子具有良好的溶酶体靶向功能。得益于该类分子的IE效应,它们用于细胞染色后无需进一步清洗,能够直接原位成像;另外,他们利用这类分子良好的光稳定性和荧光亮度,使用OF1+探针实现了对活细胞中溶酶体进行长时程的追踪标记(图1C)。
本文的主要亮点在于利用GCC反应合成了具有离子诱导发光和线粒体靶向功能等特殊性质的水溶性四芳基乙烯型AIE材料,该设计理念能够对未来设计与制备其他各种特殊功能的AIE分子提供指导意义。这一成果发表在Chemical Communications 上,由华中科技大学武汉光电国家研究中心能源光电子实验室的周岐元、辛博(共同第一作者)、王亚龙(共同第一作者)、李冲(通讯作者)、陈泽强、余琦、黄振立及朱明强(通讯作者)共同完成。该工作得到国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费和武汉光电国家实验室主任基金等经费的支持。
该论文作者为:Qi-Yuan Zhou, Bo Xin, Ya-Long Wang, Chong Li, Ze-Qiang Chen, Qi Yu, Zhen-Li Huang and Ming-Qiang Zhu
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Geminal cross-coupling synthesis, ion-induced emission and lysosome imaging of cationic tetraarylethene oligoelectrolytes
Chem. Commun., 2018, 54, 3617, DOI: 10.1039/C8CC00533H
导师介绍
朱明强
http://www.x-mol.com/university/faculty/47832


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