苯炔体系大环合成、自组装及其应用

含苯炔结构的大环(aryleneethynylenemacrocycle,AEMs)体系具有独特的性质和潜在的应用前景,在过去的数年中被广泛研究和探索。本文系统地介绍了AEMs的合成方法,包括不同关环方法、固相合成、模板合成和聚集驱动关环法等。在研究AEMs性质方面,重点介绍了它们的自组装性能。同时也介绍了AEMs在构造三维纳米结构、液晶、管状通道、主客体复合物等超分子化学领域的应用。     

水溶性共轭聚合物分子刷的研究进展

水溶性共轭聚合物研究属于国际前沿研究领域,因其具有水溶性和超级信号放大作用,在生物传感领域展现出良好的应用前景.但由于传统水溶性线型共轭高分子两亲性结构特点,其含有的憎水性刚性共轭链在水溶液中易聚集,水分子对共轭链激发态的影响导致其发光效率低(一般小于30%),严重制约了其应用与拓展.如何方便有效构筑高分子的高支化是获得高荧光效率的关键.在本篇综述中,我们综述了水溶性共轭聚合物分子刷的合成技术,分析了其结构与光学性质的关系,为水溶性共轭聚合物分子刷的设计和制备提供指导.另外,总结了水溶性共轭聚合物分子刷在化学生物传感、生物成像、药物运输、癌症治疗等领域的应用,最后对水溶性共轭聚合物分子刷存在的主要问题以及未来的热点方向进行了分析和展望!     

基于水溶性共轭聚合物分子刷的高灵敏凝血酶生物传感器

以刷子状水溶性共轭聚芴（PFNI）为传感材料,以荧光素标记的核酸适体（FAM-apt15）为探针,设计了一种检测凝血酶的高灵敏度蛋白质传感器. PFNI的刷状结构带有大量正电荷,与负电荷的柔性单链核酸探针形成静电复合物,使能量供体（PFNI）与受体（FAM）之间的距离较近,发生高效荧光共振能量转移（Föster resonance energy transfer,FRET）. 当探针与靶凝血酶结合时,形成刚性且体积较大的G-四链体/凝血酶复合物,由于体积位阻和密集的刷子的阻碍作用,PFNI与FAM之间的距离被拉大,FRET效率显著降低. 对缓冲溶液中凝血酶检测的最低检测限可达0.05 nmol/L. 与基于线型共轭聚合物的蛋白质检测方法相比,灵敏度提高了至少一个数量级.     

Elucidating the excited-state dynamics behavior in near-infrared Bodipy dye and aggregates toward biophotonics

Photo-induced excited-state dynamics within organic materials fundamentally determine their photophysical properties for various applications, and thus understanding the primary excited-state dynamics behavior is of fundamental and practical significance. Until recently, the excited-state dynamics of organic materials towards biophotonics have been rarely studied,although numerous endeavors have been devoted to the design of organic materials for biophotonics. Herein, various spectroscopy technologies including femtosecond transient absorption(fs-TA) spectroscopy clearly reveal a totally different excited state dynamics behavior within Bodipy monomer(2B-BDP dye) and aggregates(2B-BDP NPs), indicating strongly morphology dependent character. 2B-BDP dye undergoes an ultrafast conversion from S_1 to intramolecular charge transfer(ICT) state for subsequent photoluminescence(PL) and nonradiative(NR) decay, while 2B-BDP NPs show an accelerated excited-state deactivation mainly through S_1→S_0 NR decay. The potential bioapplications based on the corresponding excited state dynamics behavior are discussed together with experimental results. Interestingly, the accelerated NR decay in 2B-BDP NPs does not yield a stronger photoacoustic(PA) signal than that in 2B-BDP dye, which violates the conventional wisdom that faster NR decay would benefit the photothermal effects for better photoacoustic imaging(PAI). These insightful and fundamental observations of the excited-state dynamics may contribute an alternative approach at the molecular level towards the future design of functional Bodipy-based organic molecules with desirable performances.     

共轭聚合物的功能化及在生物/化学分析领域的应用

共轭聚合物具有电子高度离域的共轭结构及优异的光吸收和发射特性,在有机电子、化学/生物传感、医学诊断及生物成像等领域具有广泛的应用。特定基团功能化的共轭聚合物含有可特异性识别生物/化学分子的功能基团(如糖基、生物素、羧基、氨基酸、肽段、核酸、抗体、氨基、巯基等),进一步拓宽了共轭聚合物在生物/化学分析领域的应用。本文从功能化基团的不同类别出发,对近年来共轭聚合物的功能化方法及其在生物/化学分析领域的应用(如蛋白质、病原体、Hg2+、Pb2+检测)进行了综述,并对该领域的发展前景进行了展望。     

近红外二区发光稀土纳米材料的设计及生物成像应用

近年来,近红外二区(NIR-II,1000~1700 nm)荧光成像因其较高的空间分辨率、较深的组织穿透能力,在分子影像领域引起了广泛的关注。常见的NIR-II发光材料(如有机小分子、共轭聚合物、量子点等)通常具有光稳定性差、荧光量子产率低、斯托克斯位移小、荧光峰宽等问题,限制了这一新型成像技术的进一步发展与应用。稀土纳米材料由于其独特的发光特性,能够较好地克服这些不足,近年来不同结构的稀土纳米材料也逐渐被设计开发并应用于近红外二区荧光成像与检测,展示出了巨大的应用潜力。本综述首先介绍了稀土纳米材料的光学特性,然后按敏化离子的不同(Yb³⁺、Nd³⁺、Er³⁺、Tm³⁺)详细介绍了近红外二区稀土纳米材料的设计方法及相关应用,最后对稀土纳米材料在近红外二区成像领域的进一步发展进行了展望。     

高分子电致发光材料结构设计方法概述*

高分子发光二极管（PLED）因其巨大的科学和商业价值而得到了广泛关注,近年来各种新材料的不断开发和深入研究使PLED器件日益走向实用化。高分子电致发光材料的结构设计是新材料开发的灵魂,本文结合我们的工作概述了高分子发光材料结构设计的基本原理和设计要点,详细介绍了单分子结构设计方法及其相关的基本思路和理论,分析了聚集态结构对材料及其器件性能的影响,概括了聚集态结构设计的一些基本方法。最后提出了高分子发光材料结构设计的一般性思路,并展望了其研究和发展方向。     

A Photoacoustic Probe for the Imaging of Tumor Apoptosis by Caspase‐Mediated Macrocyclization and Self‐Assembly

Photoacoustic (PA) imaging shows promise in the sensitive detection of caspase‐3 activated in early tumor apoptosis in response to chemotherapy; smart PA probes are thus in high demand. Herein, we report the first smart PA probe ( 1‐RGD ) responsive to caspase‐3, enabling real‐time and high‐resolution imaging of tumor apoptosis. 1‐RGD is designed to leverage the synergetic effect of active delivery and caspase‐3 activation. It is selectively recognized by active caspase‐3 to trigger peptide substrate cleavage and biocompatible macrocyclization‐mediated self‐assembly, leading to an amplified PA imaging signal and prolonged retention in apoptotic tumor cells. Strong, high‐resolution PA images are obtained in chemotherapy‐induced apoptotic tumors in living mice after intravenous administration with 1‐RGD , facilitating sensitive reporting of caspase‐3 activity and distribution within tumor tissues.     

苯炔体系大环合成、自组装及其应用

含苯炔结构的大环（arylene ethynylene macrocycle,AEMs）系具有独特的性质和潜在的应用前景,在过去的数年中被广泛研究和探索。本文系统地介绍了AEMs的合成方法,包括不同关环方法、固相合成、模板合成和聚集驱动关环法等。在研究AEMs性质方面,重点介绍了它们的自组装性能。同时也介绍了AEMs在构造三维纳米结构、液晶、管状通道、主客体复合物等超分子化学领域的应用。