聚集诱导发光材料在生物成像、疾病诊断及治疗的应用

 聚集诱导发光（AIE）从2001年提出到现在,经历了迅猛的发展。研究AIE的发光机理、设计合成新型的AIE分子,应用到人类生活的各个领域中是当前的研究热点。在生物医学应用上,AIE分子相比于传统的结构平面刚性的荧光材料具有优势。根据AIE的发光机理--分子内运动受限,研究者设计出多种点亮型的AIE探针,它们可以在生物检测中提供更低的背景和更可靠的信号。同时,由于未结合检测物的AIE探针具有低背景,使用AIE探针的应用还具有无需洗涤步骤的优点,大大节省了操作时间及减少检测样品的损失。检测形成的AIE聚集体具有优异的光稳定性和抗光漂白性,可以实现长时间的追踪和监测。目前,AIE生物探针在生物分子检测、细胞器成像、细菌成像、细胞追踪、血管成像、体内肿瘤成像与治疗等方面已经取得了众多的成果。本文介绍了AIE的提出、AIE的工作机理,AIE生物探针的构建,总结了AIE探针在生物成像、疾病诊断及治疗等不同方面的应用。     

聚集诱导的荧光增强体系研究进展

聚集诱导的荧光增强(AIEE) 现象是近几年备受关注的一个研究领域,文中纵观了该领域的进展,做了一个较为详尽的综述报道.具有该性质的体系主要包括多苯基取代的烯烃类、吡喃的衍生物以及二苯基二苯并环戊二烯类等.这种反常的聚集荧光增强现象多数是由于固态或聚集状态下分子内的自由旋转运动受到极大的抑制所引起的.对于具有AIEE性质化合物的结构-性质研究有利于寻找更有效的发光功能材料.     

几种基于聚集诱导发射效应的荧光探针合成及性能研究

聚集诱导发射(aggregation-induced emission)即AIE效应自提出后,引起了广大研究者的注意,在医学、化学、传感等领域有着重要的应用.本研究中设计合成一系列基于吖啶的聚集诱导发射效应的荧光探针,分别为TPA-SADI、TPE-SADI、TBNA和TSNA,并通过核磁和质谱对其结构进行表征.荧光光谱研究发现化合物TPA-SADI和TSNA有较好的荧光聚集效应,同时分析不同结构对聚集诱导发射荧光的影响,例如发色团与桥联基团结构的改变.当存在分子内电荷转移时,会降低AIEgen的荧光强度,而离域π键等形成可以增强AIEgen的荧光。这些研究为聚集诱导发射荧光探针的设计合成提供了可参考的理论基础.     

一种基于咔唑和三苯胺的D-A-π-D构型化合物的设计及聚集诱导发光性质

以咔唑和三苯胺基团作为电子给体,酮基作为电子受体,碳碳双键作为π桥,设计合成了一种具有D-A-π-D构型的化合物L,通过核磁共振氢谱、碳谱、质谱和红外光谱对化合物L进行了表征。利用紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱,并结合含时密度泛函（TD-DFT/B3LYP）理论,研究了化合物L在不同极性溶剂中的光物理性质及聚集诱导发光（AIE）性质,结果表明化合物L对极性较为敏感,当含水量为80%时化合物L的荧光强度达到最大值,约是纯乙醇的17.5倍,是一种典型的AIE分子。     

基于四苯乙烯金属有机骨架材料的合成及其荧光传感应用

金属有机骨架是由金属离子或金属离子簇和有机配体通过自组装形成的具有多孔结构的特殊晶体材料,在储存气体与分离、不对称催化、化学传感等方面有着广阔的应用前景,其中具有聚集诱导发光效应的荧光MOFs材料更是引起了广泛的关注.文章对四苯乙烯基MOFs材料在离子识别、挥发性有机物检测、硝基芳族化合物识别和生物分子检测等领域的荧光传感应用进行了归纳和总结.     

一种三苯胺衍生物的合成及其聚集诱导发光性能

具有聚集诱导发光性能的材料具有广泛的应用,引起了越来越多的关注,通过Knoevenagel反应,设计并合成了一个新的含三苯胺供电子基的发光材料。在证实了合成产物的结构后,研究了化合物在不同溶剂中和固体状态下的光物理性质。结果表明,该化合物具有明显的聚集诱导发光性能,其在聚集状态尤其是在固体状态荧光明显增强。对化合物的聚集发光现象做了详细的研究并阐述了其可能存在的机理。     

聚集诱导发光的基本科学问题年度报告(2013)

建立和完善AIE模型和理论可以为分子设计、材料制备、聚集体结构调控及器件实际应用等方面提供了理论指导。2013年度该研究重要进展如下:(1)基于第一性原理计算,定量考察了位阻、温度、聚集等因素对分子体系发光性质的影响。从微观角度给出了分子聚集诱导发光机理:分子激发态的无辐射能量衰减通道主要是对应于低频模式的芳香环扭转和高频模式的碳碳伸缩振动。当位阻增加、温度降低或者分子聚集时,芳香环的转动受限,无辐射能量衰减通道被抑制,从而提高分子的荧光量子产率,荧光增强;为了更深层次地理解蓝色磷光分子结构与发光效率之间的关系,结合密度泛函理论,运用我们最近发展的系间窜越速率的振动关联函数计算方法,定量研究了新型蓝光发射分子fac-tris(2-(4,6-difluorophenyl)pyridyl iridium(facIr(F2ppy)3)的磷光光谱、辐射跃迁和无辐射跃迁速率及其与温度的依赖关系,计算结果很好地解释了实验测量结果。理论研究表明可以通过分子设计来抑制这些振动来进一步提高这类材料的发光效率。(2)研究了AIE分子作为生物探针和生物体系的相互作用。BSPOTPE分子和蛋白质可以通过BSPOTPE的芳香环和蛋白质疏水性氨基酸之间的疏水相互作用结合,研究表明,BSPOTPE可以同时作为胰岛素分子错误折叠纤维化的过程的探针和抑制剂。运用Markov态模型对导致II型糖尿病的h IAPP蛋白质误折叠聚集进行了理论研究,找到了一些可能导致其聚集的重要的构象态,初步实验中也证实了AIE分子有可能作为h IAPP蛋白质聚集的分子探针和抑制剂。(3)发展一种利用不水溶的荧光探针和水凝胶体系定量检测纯水中F的新方法。合成了一个新的荧光探针N-(3-(benzo[d]thiazol-2-yl)-4-(tertbutyldiphenylsilyloxy)phenyl)acetamide(BTBPA),其与F作用后荧光颜色由蓝色变为绿色。这种方法可以在15 s内定量检测浓度低至饮用水标准级别的F,具有检测速度快,灵敏度高,选择性好等特点。而且该方法可使用非水溶性荧光探针,大大扩展了可用于离子检测的荧光分子应用范围。     

含有3,5-二甲基苯基的吡啶基二氟硼化合物力致荧光变色性能研究

为了研究含有3,5-二甲基苯基化合物的力致荧光变色(MFC)性能,设计并合成了3种二氟硼化合物(3-BF₂、6-BF₂和3,6-BF₂),通过测定在不同极性有机溶剂中以及在四氢呋喃/水混合溶剂中的荧光发射光谱,探究了这3种化合物的分子内电荷转移(ICT)特性和聚集诱导发光(AIE)效应,并采用机械力刺激的方法测试其MFC性能。结果表明,这3种二氟硼化合物都具备聚集诱导发光性能,但只有6-BF₂显示出明显的分子内电荷转移特性和可逆的力致荧光变色行为。X-射线衍射(XRD)测试结果表明,在机械力刺激下,有序的晶相与无序的非晶相之间的相变转换是6-BF₂具有力致荧光变色性能的原因。     

一种四苯基乙烯-咔唑化合物的合成与光谱性能研究

以化合物(3,5-二(9H-咔唑-9-基)苯基)(对甲苯基)甲酮为反应物,通过McMurry偶联反应合成了一种具有四苯基乙烯-咔唑共轭结构的化合物—1,2-二(3,5-二(9H-咔唑-9-基)苯基)-1,2-二-对-芳基乙烯(BDCPDT)。通过核磁共振、元素分析和质谱等方法表征了化合物的结构;利用量子化学计算法研究了分子的几何构型和轨道分布;通过紫外吸收光谱和荧光光谱表征了化合物的光物理性质;研究结果表明:化合物是以四苯基乙烯为核心,咔唑为外围基团的螺旋桨状结构,并且具有良好的聚集诱导发光(AIE)性能,它的固体荧光发射波长为428nm,是一种蓝色发光材料。     

四苯乙烯基荧光探针的合成及对硝基爆炸物的检测

基于四苯乙烯的聚集诱导发光(AIE)性质,设计合成了一种可用于硝基爆炸物检测的荧光探针分子S1.采用核磁氢谱、碳谱和高分辨质谱对其结构进行表征后,以4-硝基苯酚为模型化合物,利用紫外可见分光光度计和荧光光谱仪对S1进行爆炸物检测,结果发现此荧光探针分子S1的检测极限可低达4.59μmol/L.     

一种具有聚集诱导发光效应的咔唑基二苯乙烯发光材料的合成及其性能研究

以联苯乙烯为核心,两端利用 Wittig - Horner反应引入带长烷基链的咔唑基团,合成一种新的具有内外双层结构的星型化合物。通过对所合成化合物进行了化学结构的表征以及对产物的性能进行研究,表明该化合物具有高亮度荧光、良好的热稳定性,并且具有明显的聚集诱导发光性能(AIE),有望在OLED器件上得到应用.     

Effect of bilayer number on the photoluminescent property of TPE-based self-assembled film

Tetraphenylethylene (TPE) derivatives have been proved to be typical aggregation-induced emission (AIE) luminogens when they were aggregated in the free three-dimensional space. In order to reveal the effect of the dimensional degree on AIE property of TPEs, we utilized tetra(4-hydroxyphenyl)ethylene (TPE-4OH) and 1,4-benzenediamine diazonium salt (BD) to fabricate the ultrathin films (TPE-4OH/BD LBL SA film) through layer-by-layer self-assembled technique. The interaction between TPE-4OH and BD in the films was converted from electrostatic force and hydrogen-bond to covalent bonds through photodecomposition of diazonium groups under UV irradiation. Fluorescence emission spectroscopy, UV-Vis absorption spectroscopy and atomic force microscope were carried out to evaluate the relationship between bilayer number and photoluminescence of the TPE-based self-assembled films. The experimental results showed that the TPE-based film with three bilayers only displayed AIE character, whereas the fluorescence of the film became randomly changed if the bilayer number was above three. It is supposed that the fluorescence property of the TPE-4OH/BD LBL SA film with limited molecular length in z-axis and infinite aggregation space in x-and y-axis is dominated by two competitive effects, one is the partial restriction of intramolecular rotation through short inter-molecular interactions in cross-linked structure of TPE-4OH/BD, and the other is deactivation of its excited state through unrestricted intramolecular rotations or π-π interactions.     

甜玉米L-11与糯玉米L-70的染色体核型分析

采用常规根尖压片法对甜玉米和糯玉米的染色体标本做核型分析.结果表明: 甜玉米（L-11株系）和糯玉米（L-70株系）的染色体数均为2n＝20,两者均为二倍体.甜玉米核型公式为2n＝2x＝20＝2M﹢12m﹢6sm(2Sat),染色体相对长度系数组成为2L﹢4M2﹢12M1﹢2S,按照Stebbins标准核型分类属于2B核型,不对称系数AS.K%＝59.66%.糯玉米核型公式为2n＝2x＝20＝2M﹢8m(2Sat)﹢10sm,染色体相对长度系数组成为2L﹢8M2﹢6M1﹢4S,分类属于2A核型,不对称系数AS.K%＝60.41%.说明甜玉米（L-11株系）的进化程度较高.     

具有聚集诱导发光性能的四苯乙烯酰胺衍生物的合成与性能研究

文章将四苯乙烯基与己氧基苯通过酰胺键连接起来,合成了四苯乙烯酰胺衍生物。主要利用紫外-可见吸收光谱仪、荧光光谱仪、热重分析仪、示差扫描量热仪、扫描电镜、热台偏光显微镜等表征手段对该衍生物的光物理性能、热性能、聚集诱导发光性能和自组装行为进行了研究。研究结果表明,所合成的化合物在紫外光激发下发射强烈的蓝色荧光;其热失重温度达到359℃,显示出较高的热稳定性;化合物样品在熔融和冷却过程中均能观察到明显的液晶织构,说明其具有明显的液晶性;化合物分子在不同的溶剂组成中可自组装形成棒状或球状形貌不同的聚集体结构。     

白光LED用量子点玻璃的制备方法及应用研究进展

白光LED用量子点玻璃不但具有量子点高荧光效率、发光波长可调和较窄的发射波长等新颖的光学特性,而且量子点的热稳定性差和水氧抵抗性差的问题也很好的得到了解决,可以有效的避免封装材料黄化老化、发光不均匀和出现光斑等传统封装白光LED出现的问题。综述了白光LED用量子点玻璃的制备方法及其在LED的应用,并对白光LED用量子点玻璃的荧光效率和无铅、无镉量子点玻璃的研制提出了进一步展望。     

基于MIPS-Linux的改进型OMCI协议栈设计与实现

针对经典光网络终端管理与控制接口(ONT Management and Control Interface,OMCI)协议栈中Action运行速度和网络报文交换执行效率低下的缺陷,设计并提出了一款基于无内部互锁流水级微处理器(Microprocessor without interlocked piped stages,MIPS)的网络处理器和Linux系统的改进型OMCI协议栈软件系统.该系统在Linux内核中对原先存在于应用程序中的数据结构进行了实现,有效地提高了系统整体响应与软件开发集成度水平,具有很好的工程实用价值.     

镧系发光材料用于生物成像的研究进展

镧系元素因其特殊的4f电子层结构而具有优异的光谱特性,如尖锐的线状谱带和相对较长的激发态寿命,这大大提高了其光学成像性能,是一类新型的成像元素.但其电子跃迁几率低,表现出较差的发光强度及较低的吸光效率,这对镧系发光材料作为生物成像探针的发展有一定的阻碍.近些年,研究者们通过设计镧系材料组成与结构,对其发光性能进行调控,使其成像性能得到了极大的提升.该文分别综述了镧系配合物、镧系纳米粒子作为成像探针的发光原理、材料类型及生物应用.     

聚对苯及其衍生物的合成与应用研究

根据聚苯类及其衍生物具有独特的电、光、磁等性能,以及其优越的柔韧性和材料的可加工性,论述了聚对苯及其衍生物的制备方法、特点和应用,并提出了目前存在的问题及研究发展的方向.研究结果表明:聚对苯及其衍生物是一种极有应用前景的功能高分子材料,然而由于结构和制备的复杂性和多样性,还存在许多问题,如物性接近的异构体众多,相互分离十分困难,目标产物的选择性差,收率低,反应条件苛刻等.     

1,4,5,8-萘二酰亚胺衍生物光电性质研究

以两种1,4,5,8-萘二酰亚胺衍生物为研究对象,结合理论计算,系统研究两种化合物紫外吸收、荧光光谱、循环伏安和电化学发光性质,用平面分子内电荷转移(PICT)模型解释双荧光现象,探讨结构与光电性质之间的关系.结果表明:在萘二酰亚胺分子上引入功能基团,一方面能改善分子的溶解性,另一方面优化了该类物质的光物理学和电化学性质.