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西北工业大学黄维院士团队提出“限域荧光效应(CFE)”新概念
发布时间:2021-05-08 12:41:28 作者:李林 来源:柔性电子研究院

西工大新闻网5月8日电李林)最近,西北工业大学柔性电子前沿科学中心(柔性电子研究院)首席科学家黄维院士团队在国际著名化学类期刊Coordination Chemistry Reviews上发表题为“Confinement Fluorescence Effect (CFE): Lighting Up Life by Enhancing the Absorbed Photon Energy Utilization Efficiency of Fluorophores”的综述文章。综述总结了一类有机小分子荧光团的吸收光子能量利用效率提高仅需通过改变单分子构象变化(非破坏/聚集/组装/堆积),提出“限域荧光效应”(Confinement Fluorescence Effect,CFE)的新概念,可以作为有效的生物成像/传感探针点亮生命活动。西北工业大学的黄维院士、李林教授和西京医院的杨薛康副教授为本文的共同通讯作者,博士一年级研究生方斌和李盼盼同学为论文的并列第一作者。西北工业大学为第一作者单位和通讯作者单位。

图1.基于限域荧光限域(CFE)的荧光传感探针以及应用

有机小分子荧光团具有结构明确、重现性好、稳定性高、储存方便、易于功能化修饰,高灵敏度和选择性等优点,为相关生物学成像提供有利的化学工具,而备受青睐。来自荧光探针研究领域的学者从不同的角度对小分子荧光团的发光性质进行探讨。如,aggregation-induced emission (AIE),vibration-induced emission (VIE), dissociation-induced emissions (DIE), rigidification-induced emission, changes in motion-induced change in emission (MICE), assembling-induced emission, molecular binding set identification characteristics (MUSIC), assembled organic fluorophores (‘AIE’), and cage chemosensors等,它们是通过对荧光团结构修饰,或者荧光分子在不同环境中的堆积和排列行为的改变实现的。当基于上述概念设计的探针用于检测分析物时,探针的分子结构可能被破坏,或者由于分子聚集而产生分子间相互作用,这将不适用于生物微环境传感。

图2.(A)限域荧光效应(CFE)调控荧光分子发光机制;(B) CFE调控荧光成像(FI),光热成像(PTI),光动力治疗(PDT),光热治疗(PTT)和光声成像(PAI);(C) CFE策略指导设计荧光探针分子,CFE引起的荧光光谱、强度变化和CFE策略的优势。

基于confinement fluorescence effect (CFE)的荧光团及其周围物质通过各种驱动力构筑独特的限域空间,以增强荧光亮度(Brightness, εΦ),单分子的吸收光子能量利用效率可以通过CFE显著提高,仅仅是分子构象或形态发生变化,对周围环境的变化表现出更快的反应、更高的敏感性和高度的可逆性,从而在微观层面上揭示荧光团/探针与分析物之间相互作用的机制。本综述介绍了具有代表性的CFE荧光团及其在生物微环境(温度,粘度)响应、金属离子传感、生物活性分子(蛋白、核酸)检测等应用,并分析了CFE对发光行为的影响。最后,展望了基于CFE的探针在化学传感、分子识别和生物成像等应用中所面临的挑战和前景。我们坚信基于“CFE”探针的概念可以作为设计多功能荧光材料的标准之一。最终,术语“CFE”可被视为“重要荧光材料”的代表。

本工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、陕西省科学技术厅和西北工业大学联合资助项目、宁波市自然科学基金、武汉光电国家实验室开放项目、中国-瑞典国际联合项目、中央高校基本科研基金等项目经费的支持。

(审稿:王凡华)

论文信息:

链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010854521002538?dgcid=coauthor

“Confinement Fluorescence Effect (CFE): Lighting Up Life by Enhancing the Absorbed Photon Energy Utilization Efficiency of Fluorophores“, Bin Fang1, Panpan Li1, Jiamin Jiang, Wei Du, Limin Wang, Hua Bai, Bo Peng, Xiao Huang, Zhongfu An, Lin Li,* Xuekang Yang,* Li Fu, Wei Huang*,Coordination Chemistry Reviews,2021, 440, 213979.

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