熒光材料是生物成像、光子學(xué)和有機發(fā)光二極管等領(lǐng)域的關(guān)鍵材料，其發(fā)光效率在技術(shù)革新中起著至關(guān)重要的作用。在設(shè)計性能更好的新型有機染料的同時，提高傳統(tǒng)染料的發(fā)光效率同樣重要。花青類染料是一種古老且應(yīng)用廣泛的染料，其具有摩爾吸光吸收高、波長易于調(diào)控、易于衍生化等優(yōu)點；然而，它們在水中存在的光致異構(gòu)化和聚集熒光淬滅現(xiàn)象，造成其熒光量子產(chǎn)率普遍較低，極大地限制了其應(yīng)用。
近日，南方科技大學(xué)宋橋研究助理教授課題組提出了超分子花青類染料的構(gòu)筑策略。他們從超分子化學(xué)出發(fā)，將花青類染料共價修飾到自組裝環(huán)肽上，得到發(fā)光基元，將其與作為間隔基元的環(huán)肽-聚乙二醇(PEG)連接體在水溶液中共組裝得到超分子花青類染料，既可以有效抑制花青類染料的聚集熒光淬滅，又可以利用環(huán)肽周圍PEG鏈提供的擁擠環(huán)境抑制其光致順反異構(gòu)，從而大大提高花青類染料的發(fā)光效率。
作者以Cy5為例，發(fā)現(xiàn)隨著間隔基元比例的增加，組裝體的熒光量子產(chǎn)率顯著提高，最高可達45%，而游離Cy5染料僅有13%。更重要的是，由于組裝體中Cy5的局部濃度很高，其單位體積亮度高達4700 M-1 cm-1 nm-3，與目前文獻報道的最高數(shù)值接近，這對于生物熒光成像尤為重要。他們隨后利用細胞成像實驗探索了其在生物成像中的應(yīng)用，超分子花青類染料表現(xiàn)出優(yōu)于小分子染料的成像效果。 該超分子策略具有普適性。他們制備得到了一系列超高發(fā)光亮度的超分子花青類染料，其熒光覆蓋可見光和近紅外區(qū)域，在水溶液中和固態(tài)下均呈現(xiàn)較高的熒光量子產(chǎn)率。作者認(rèn)為，超分子花青類染料的構(gòu)筑策略簡便有效，有望進一步豐富花青類染料的應(yīng)用。 論文信息 Supra-Cyanines: Ultrabright Cyanine-Based Fluorescent Supramolecular Materials in Solution and in the Solid State Haicheng Lu, Yuqian Wang, Dr. Sophie K. Hill, Dr. Hanqiu Jiang, Dr. Yubin Ke, Prof. Shaohui Huang, Dunjin Zheng, Prof. Sébastien Perrier, Dr. Qiao Song Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202311224
