華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院朱為宏課題組揭示了有機染料“熒光反轉(zhuǎn)”機制。該研究成果在線發(fā)表于《自然—通訊》。
分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（ICT）是設(shè)計生物傳感染料和熒光成像得重要可視化機制，但ICT染料得供體單元與含羰基、酰基等吸電子檢測物種發(fā)生專一性響應(yīng)后，會顯著抑制分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移過程，不可避免地導(dǎo)致熒光猝滅現(xiàn)象，嚴(yán)重限制了ICT熒光團在精確傳感和生物標(biāo)記方面得信噪比、靈敏度。目前如何克服強吸電子物種得熒光猝滅，一直是基于ICT染料發(fā)展探針得重大挑戰(zhàn)，也是嚴(yán)重制約其發(fā)展得瓶頸。
研究團隊發(fā)展了一種簡單、普適性得“熒光反轉(zhuǎn)”分子設(shè)計策略，如將吲唑等分子砌塊插入ICT熒光團，通過調(diào)節(jié)分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動能（ΔERDE），成功解決了強吸電子誘導(dǎo)ICT染料熒光猝滅這一挑戰(zhàn)難題。具體來說，通過逆轉(zhuǎn)ΔERDE，從而使傳統(tǒng)ICT染料得猝滅模式轉(zhuǎn)變?yōu)辄c亮模式。同時，團隊借助單晶結(jié)構(gòu)、二維核磁分析和量子化學(xué)計算，證實了電子密度擾動可以通過調(diào)控ΔERDE實現(xiàn)“熒光反轉(zhuǎn)”。他們還從經(jīng)典得激光染料吡喃腈出發(fā)，將“熒光反轉(zhuǎn)”策略擴展至其他ICT熒光團，精準(zhǔn)調(diào)控發(fā)射波長從可見光區(qū)至近紅外區(qū)，進一步證明了“熒光反轉(zhuǎn)”策略得有效性與可推廣性。
“熒光反轉(zhuǎn)”染料具有強吸電子熒光點亮得獨特性質(zhì)，因此研究人員已將該類染料應(yīng)用于點亮型檢測吸電子性得神經(jīng)毒氣和乙酰轉(zhuǎn)移酶等。
可能表示，這項研究成果擴展了生物分析工具箱，為高保真、即時診斷技術(shù)得發(fā)展提供了新得設(shè)計平臺與機遇。（黃辛
《華夏科學(xué)報》
