基于AIE效应的内源性硫化氢荧光探针的研究进展

合理设计监测内源性硫化氢的荧光探针分子有助于充分了解其生理和病理功能.目前,在研的检测硫化氢的小分子荧光探针多存在聚集诱导猝灭效应,因此克服此缺陷的聚集诱导发光效应荧光探针的研究受到越来越多的关注.本文结合研究实践简要综述了近几年具有聚集诱导发光效应的化学反应型硫化氢活体成像荧光探针的研究进展及设计思想并进行展望,以期对该领域研究提供一些借鉴和思考.

团结就是力量,独立才能发光——关于AIE和ACQ效应的科普实验

发光材料在生活中具有诸多的应用,但目前面向公众的有关发光材料尤其是ACQ和AIE分子的发光现象及其光学性能研究的普及实验仍有欠缺。本实验是以科普为目的,分别针对各个年龄段的受众设计了特色性普及实验;同时,本实验也是一个多场景适用性科普实验,分别于线上线下多渠道进行展示。实验步骤简单易行,色彩丰富,发光效果明显。既便于操作,又能极大地让公众了解生活中的发光分子,更重要的是本实验可以有效引导青少年发现、提出并解决科学问题,更有利于实现对青少年一定程度上的研究性思维与方法的培养,具有一定创新性。

空气中二氧化硫检测的便携AIE水凝胶及装置研制

由于目前大气污染仍严重,其中二氧化硫作为主要污染物,对人体易造成严重损伤。为能够快速且灵敏的检测出环境中的二氧化硫气体,基于设计合成的AIE探针,将其与SA/HA水凝胶结合,成功制备出更加灵敏有效的InTPAPY-SA/HA的复合水凝胶,实现了对质量分数为0.125×10^(-6)以上的二氧化硫气体的检测,并研究计算得到二氧化硫气体的质量分数的检出限为0.1×10^(-9)的目标。同时利用开发的便携检测装置,对水凝胶颜色进行测定,并转化为数字化RGB值。该便携AIE凝胶检测装置可以实现各种场合中二氧化硫的检测。

MnO_(2)纳米片与带正电荷的AIE分子荧光检测GSH以及IMP门的构建

谷胱甘肽(glutathione,GSH)是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸结合而成的含有巯基的三肽,广泛存在于各种生物当中,对生物体内有着重要的作用。因此,能方便、快速、准确的检测GSH在体内的水平十分有必要。MnO_(2)纳米片是一种带负电的、具有氧化性的过渡金属氧化物。将带有负电荷的MnO_(2)纳米片与带有正电荷的两个季铵盐基团的二苯乙烯基蒽衍生物DSAI结合,制备成DSAI/MnO_(2)复合探针。将DSAI/MnO_(2)复合探针加入GSH后,MnO_(2)纳米片被解,DSAI的荧光得到恢复。基于以上现象可定量GSH,并且构建出以MnO_(2)纳米片和GSH为输入的分子逻辑门。

一种具备AIE性质的新型近红外荧光化合物的合成和研究

本文设计并合成了一种具有聚集诱导发光(AIE)性质的近红外荧光化合物QS-P,并对其进行1H NMR和质谱结构表征,光物理化学性质研究(包括紫外吸收、荧光发射、量子产率计算、酸度系数pKa计算、油水分配系数Log P计算)和毒性研究。结果显示,QS-P发射达到了近红外区域(≥650 nm),有很大的斯托克斯位移(>200 nm),具备一定的水溶性、pH稳定性、AIE性质,对细胞毒性小。表明QS-P具备应用于生物活体的潜力,可为生物活体探针提供一定的设计思路。

基于网络数字化资源构建的综合性实验设计——以AIE型二噻吩乙烯类材料的合成及性能研究为例

综合性实验是以培养学生动手操作和分析解决问题的能力,提高学生的综合素质为目标的一门课程。结合网络公开的数字化教学资源,将具有科研前瞻性的研究内容,引入到本科生综合性实验课堂中,有利于调动学生的学习热情,增强学生的科研创新及探索能力。本文以新型的具有AIE性能和荧光调控性能的光致变色材料—二噻吩乙烯衍生物的合成、性质研究以及理论分析为例,基于网络数字化教学资源,进行本科综合性实验项目开发设计。

新型芘基蓝光AIE分子的设计、合成及其电致发光性能研究

本研究通过在芘的4,5,9,10-位引入1-(4-溴苯基)-1,2,2-三苯基乙烯(TPE)基团,成功制备出结构高度扭曲的具有聚集诱导发光(AIE)性质的蓝色有机发光分子Py(4,5,9,10)TTPE。结果表明,Py(4,5,9,10)TTPE在混合的四氢呋喃和水溶液中表现出了典型的AIE特征,并具有高的光致发光量子效率(57.2%)。Py(4,5,9,10)TTPE具有良好的热稳定性和化学稳定性。基于Py(4,5,9,10)TTPE的非掺杂OLED器件显示出蓝光发射(λEL:476 nm)和低开启电压(Von:3.6 V),最大外量子效率(EQE)、电流效率(CE)和亮度(L)分别为1.84%、3.48 cd/A和2849 cd/m2。这项研究将为构建基于芘的高效蓝色有机发光材料提供了一种新的方法。

一种基于聚集诱导发光机制的新型氨肽酶N荧光探针

氨肽酶N(APN)在人体中广泛存在,在肿瘤细胞表面大量表达,并在癌症侵袭、转移和血管生产过程中具有重要作用;体液中的APN可作为炎症、癌症的早期生物标志物.鉴于此,发展高灵敏度、高选择性的检测手段对APN进行实时检测及可视化成像将为APN相关疾病的诊断及病理生理学说明提供可能性.荧光探针因其选择性好、灵敏度高的优势,近年来已被广泛应用于生物酶检测.然而已报道用于检测APN的荧光探针多基于平面分子,易受聚集荧光猝灭(ACQ)限制.与基于传统平面分子的ACQ荧光染料相比,具有聚集诱导发光(AIE)效应的荧光分子能更好地应用于高浓度与高含水量的检测环境,为荧光探针技术的发展开辟了新的路径,而基于AIE机制的APN荧光探针仍鲜有报道.喹啉-丙二腈(QM)类化合物具有长发射波长,且生物相容性好、光稳定性优异,目前已有多种基于QM母体的AIE探针应用于细胞成像与各种活性物质检测.基于此,设计合成了以QM为母体的AIE荧光探针QM-Ala,探针具有99 nm的大斯托克斯位移、良好的稳定性、抗干扰能力和较快的响应速度,检测限(LOD)低至1.22 ng/mL.QM-Ala在3~7区间对pH有即时响应,并在体液pH条件下对APN质量浓度有良好的线性响应,因此有望应用于酶抑制剂筛选以及体液中的APN质量浓度检测.

具有聚集诱导发光性质的铂(Ⅱ)金属大环的合成

含有四苯乙烯(TPE)基团的铂(Ⅱ)金属大环化合物具有良好的聚集诱导发光(AIE)性质,在构建人工光捕获体系中具有潜在的应用价值。为了获得一种具有良好AIE性质的新型铂(Ⅱ)金属大环化合物,以4,4-二溴四苯乙烯为原料,经硝化反应得到化合物2,再将化合物2中硝基还原得到化合物3,化合物3与十二烷基酰氯发生缩合反应得到化合物4,化合物4与4-乙炔基吡啶盐酸盐发生Sonogashira偶联反应得到四苯乙烯衍生物5。5与铂(Ⅱ)配体6进行[3+3]配位驱动自组装合成六边形铂(Ⅱ)金属大环化合物7,其结构经核磁、质谱和紫外可见吸收光谱表征。结果表明:紫外可见吸收光谱显示化合物7的最大吸收波长在302 nm;荧光光谱显示化合物7在水含量低于20%(体积分数,下同)的二甲基亚砜(DMSO)/水(H_(2)O)混合溶液中,荧光强度极低,当水含量增加到30%时,荧光强度大幅增加,表现出优异的AIE性质。

固液态均荧光发射的四苯乙烯基衍生物的合成

为了打破传统荧光材料的聚集荧光淬灭(ACQ)的应用限制,通过共价键连接聚集诱导发光(AIE)分子与平面ACQ分子,可以构建在溶液中和固态下都具有荧光发射特性的化合物。分别通过多步反应合成了带有烷基硫醚的萘酰亚胺衍生物3和连接炔吡啶的四苯乙烯衍生物7。化合物3和化合物7通过酰胺缩合,合成了一种四苯乙烯-萘酰亚胺二联体化合物8,化合物8兼具ACQ和AIE分子的特性。结果表明:溶液状态下化合物8具有蓝色荧光发射,其最大发射峰位于452 nm,固态下为黄绿色荧光,最大发射峰位于487 nm。利用三氟乙酸对其荧光进行调控能够实现CIE色坐标为(0.33,0.32)的单分子白光发射。

聚集诱导发光材料在疾病诊断中的应用进展

聚集诱导发光(AIE)是由我国科学家引领开拓且国外科学家竞相跟进的新兴科研领域,开发AIE新材料和拓展AIE材料的新应用是材料科学与检验医学交叉共融的前沿热点。具有AIE效应的新型荧光材料克服了传统荧光材料聚集状态下的荧光猝灭效应的不足,其独特的发光机制和性能优势使其在疾病诊断检测领域具有巨大的应用潜力,并已被较广泛开发应用。本文聚焦聚集诱导发光材料在感染性疾病及肿瘤两大热点方向的应用研究进展进行综述,以期为新一代疾病诊断技术的研发提供参考。

噻吩乙烯类化合物的合成、聚集诱导发光和力致变色性能

大多数发光材料固态下或高浓度掺杂时由于强的荧光猝灭而使其应用受到很大限制,开发能在聚集状态下呈现优异发光性能的新材料就显得尤为重要。本文设计并合成了4个基于噻吩乙烯骨架结构的噻吩乙烯类化合物Br-thph、Br-2thph、Thph-czm和2Thph-czm,并详细研究了该类化合物在稀溶液下、聚集态以及固态薄膜下的光物理性质。结果表明,4种化合物均具有明显的聚集诱导发光性质,在稀溶液中发光较弱,而随着浓度的增加或在聚集态下时呈现很强的发光。其中,Br-thph和Br-2thph聚集态发光相较稀溶液下发光分别增强410倍和180倍,Thph-czm和2Thph-czm增强了78倍和40倍,且4个化合物都具有较为明显的力致变色效果,呈现出一定的光谱蓝移。对这些化合物性质的初步探究表明,这类新型噻吩乙烯类化合物衍生物在防伪和显示等领域具有潜在的应用价值。

E3G技术——3GPP LTE和3GPP2 AIE的核心技术与标准化进展

演进型3G(E3G)技术是3GPP LTE(长期演进)和3GPP2 AIE(空中接口演进)项目的统称。这项技术名为“演进”,实则是一场技术“革命”。对两种演进型3G技术——3GPP LTE 和3GPP2 AIE的标准化进程、需求指标和核心技术作了简略的介绍。

AIE聚合物的制备研究报告

该报告基本实现了研究目标,取得了如下进展:(1)设计合成了新型AIE构筑单元、小分子和高分子;(2)构筑了AIE超分子体系;(3)探索了AIE小分子、高分子和超分子在化学和生物荧光检测中的应用;(4)探索了AIE小分子、高分子和超分子在发光、光伏等方面的应用;(5)探索了聚集对载流子传输和光响应等物理性能的影响。

基于AIE特性的有机小分子和聚合物的应用进展

有机发光材料的发展极大地影响了材料科学及其应用的进展。在所有发光体系中,聚集诱导发射(AIE)已成为不可缺少的主流效应,作为一种反荧光淬灭(ACQ)现象,AIE聚集态下的强发射有效地解决了荧光淬灭(ACQ)问题,从而拓宽了发光材料在多种领域的实际应用。AIE分子具有高度扭曲的结构和多样的性能,其分子结构设计和材料的制备过程不断得到优化,具有AIE效应的荧光团也在不断迭代更新。目前为止,研究者发现的AIE发光机理甚多,但有些AIE材料的内在发光机理还需继续探索和具体明确。此外,研究者们致力于发展高质量的新型AIEgens,完善功能性AIE聚合物,检测分析物的特异性识别等,均取得了较大进展,这对AIE材料的实际利用提供更多保障。近年来,AIE分子的新机械理解得到普遍认同,研究人员开发出更多新型结构的AIE化合物,经过巧妙设计成功地将AIE引入超分子领域,实现了高分子发光材料的功能化。目前,AIE分子已成功地用作化学/生物传感和成像的荧光探针以及有机发光二极管(OLED)的发光材料。本文介绍了聚集诱导发射的研究进展,以及近年来基于AIE特性设计的荧光分子并对其结构设计思想进行描述,简单阐述了AIE材料在生物检测、医学治疗和光电领域等方面的前沿应用,为研究者提供参考。

AIE荧光聚合物RAFT可控合成与表征及光物理性质研究

聚集诱导发光(AIE)分子是与传统的聚集态荧光淬灭染料分子具有截然相反的光物理性质的新型有机发光材料,可广泛应用于化学/生物传感、生物探针与成像、诊疗一体化和光电子器件等诸多领域中。本论文通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方法,可控合成了侧链型四苯乙烯TPE聚丙烯酸酯AIE聚合物。通过实验条件的优化与探索,尤其采用半衰期较短、活性更高的偶氮二异庚腈(ABVN)取代常规的偶氮二异丁腈(AIBN)引发剂,将原来超过12 h的过夜反应前沿科研实验,改造为较短的3–5 h聚合反应时间内即可达到中等收率和较好的聚合物产品质量,使其成为一个适合本科教学环境的新创实验。本实验融合了无水无氧操作技术、柱层析分离纯化、RAFT可控聚合和GPC分子表征技术、FTIR、NMR、UV-Vis、荧光光谱等多种现代实验技术和表征方法,考查了所合成四苯乙烯TPE侧基的AIE聚合物的光物理性质,测定其溶液中的相对荧光量子产率达17%。

有机分子荧光光谱中的AIE和ACQ现象

介绍了一个荧光光谱方面新的实验项目:以苝和六苯基噻咯作为发光物质的特征分子,通过测定其不同聚集状态下的荧光光谱,观察聚集荧光淬灭ACQ(aggregation-causedquenching)和聚集诱导发光AIE(aggregationinduced emission)两种不同的发光现象;利用晶体学数据库CCDC (Cambridge Crystallographic Data Centre)检索特征分子的晶体结构,从分子晶体结构层面分析AIE和ACQ发光现象产生的原因,在此基础上探讨不同发光机制和分子状态的关系。论文详细描述了实验的设计思想、实验内容和实验结论,并结合教学过程,分析了该实验在开阔学生视野、提高认知水平及培养科研素养等方面所取得的教学效果。

AIE荧光聚合物纳米粒子的合成与性能研究

本文采用一步细乳液聚合法,以苯乙烯为可聚合单体,结合基于聚集诱导荧光增强(AIE)荧光染料(2-((4’-(二苯胺)-[1,1’-连二苯基]-4-基)(苯基)亚甲基)丙二腈,TPAPCN),成功制备AIE荧光聚合物纳米粒子。光谱研究表明TPAPCN具有优良的AIE性质。纳米粒子光谱学的研究表明,通过调控TPAPCN的用量,成功地获得了不同荧光亮度的AIE聚合物纳米粒子。该纳米粒子在生物、医学等领域具有潜在的应用价值。

一种新型pH响应型荧光聚合物纳米粒子的制备和AIE发光性能研究

以1,1,2,2-四-(4-羟苯基)乙烯(TPE-OH)为原料,通过与4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)的酯化反应合成一种新型偶氮引发剂TPE-AZO,并引发单体甲基丙烯酸(MAA)聚合,制备得到两亲性多臂聚合物TPE-PMAA,再通过共沉淀法自组装形成尺寸约为200nm的聚合物纳米粒子.光学测试结果表明TPE-PMAA具有明显的聚集诱导发光(AIE)特性和荧光pH敏感响应性.因此,该聚合物纳米材料TPE-PMAA有望作为pH荧光探针、细胞显影剂和荧光生物探针等材料.

基于AIE功能化介孔二氧化硅探针的铜离子荧光分析法

该工作发展了一种基于聚集诱导发光(AIE)功能化介孔二氧化硅的纳米探针,用于铜离子的高灵敏荧光分析。利用N-(4-甲酰基苯基)咔唑与2,3-二氨基-2-丁烯二腈通过席夫碱反应合成马来腈衍生物(定义为MC)有机荧光分子,然后,将MC分子衍生的有机硅前驱体MC-Si固定于介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)表面,制得AIE功能化的介孔二氧化硅纳米探针(MC-MSN)。利用MC-MSN中C=N的N原子与Cu^2+发生的强配位螯合作用,引起MC-MSN的荧光增强,实现对Cu^2+高灵敏的荧光分析。此外,通过适当的化学处理(例如加入EDTA螯合Cu^2+),可实现MC-MSN探针的循环重复利用。该铜离子荧光检测方法具有灵敏度高、检出限低、选择性好、准确度高、操作方便等优点。