熒光成像在疾病診斷和生命過程可視化等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。熒光探針是熒光成像的核心。目前，具有電子給體-π-受體（D-π-A）結(jié)構(gòu)的熒光分子，由于其分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)，具有吸收/發(fā)射紅、可雙光子激發(fā)等特點，可排除生物成像中生物自發(fā)光的干擾和降低生物組織/介質(zhì)對光的散射和吸收，因此具有獨特的應(yīng)用優(yōu)勢。然而，這些熒光分子需要通過合成來制備，因此面臨復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計和分子合成及高昂的成本。
近日，暨南大學(xué)的陳明副教授和港中深唐本忠院士、浙江大學(xué)錢駿教授合作，基于吡嗪類AIE電子受體分子和苯胺類電子給體分子，利用二者之間的空間電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)和“扭曲-扭曲”相互作用，設(shè)計了具有雙光子激發(fā)性質(zhì)的深紅光復(fù)合物納米探針，從而用于小鼠腦血管系統(tǒng)的多功能、高分辨率深度成像。 本文研究發(fā)現(xiàn)電子給受體分子的靜電吸引可實現(xiàn)復(fù)合，而空間電荷轉(zhuǎn)移發(fā)生在給體分子的最高占有軌道和受體分子的最低未占有軌道之間，可顯著降低能隙，實現(xiàn)紅光發(fā)射。此外，“扭曲-扭曲”相互作用有助于：（1）減弱分子間π-π堆積效應(yīng)導(dǎo)致的熒光猝滅；（2）抑制激子分離和擴(kuò)散等與發(fā)光相競爭的過程；（3）促進(jìn)分子間氫鍵的形成，抑制分子激發(fā)態(tài)運動，促進(jìn)發(fā)光。 此外，基于“扭曲-扭曲”相互作用，分子間不需要通過有序的堆積來實現(xiàn)功能，從而給便捷設(shè)計空間電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物材料提供了更多機(jī)遇。我們基于F127通過薄膜水化法制備了發(fā)光性質(zhì)好、穩(wěn)定及低毒性的深紅光納米探針，結(jié)合其罕見的雙光子激發(fā)性質(zhì)，實現(xiàn)了小鼠腦血管系統(tǒng)0-400 μm深度的多功能、高分辨率熒光成像。本工作不僅提出了一種便捷設(shè)計活體熒光探針的新理念，而且拓展了空間電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物在生物成像領(lǐng)域的應(yīng)用。 論文信息 Facile Access to Far-Red Fluorescent Probes with Through-Space Charge Transfer Effect for In Vivo Two-Photon Microscopy of Mouse Cerebrovascular System Yingjuan Hong, Weihang Geng, Tian Zhang, Guangshuai Gong, Chongyang Li, Canze Zheng, Feng Liu, Jun Qian, Ming Chen, Ben Zhong Tang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202209590
