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南开大学：葫芦脲介导分子折叠的超分子磷光光捕获

研究背景

纯有机室温磷光材料具有发射寿命长，斯托克斯位移大等优点，使其在有机发光二极管，信息加密与防伪，生物成像等领域具有广阔的应用前景。发展水相中的纯有机室温磷光系统对于探索磷光材料在生物领域的应用至关重要。基于主客体络合的超分子方法已被认为是实现高效室温磷光的一种替代甚至是强有力的策略，尤其是在水介质中。然而，在水介质中实现具有近红外（NIR）发射性能的长寿命发光仍然是巨大的挑战。

文章概述

近日，南开大学刘育课题组报道了一种高效的超分子磷光捕获系统，该系统通过有效的三重态到单重态的能量转移（TS-FRET）获得延迟的近红外（675 nm）发射。溴萘连接的甲氧基苯基吡啶盐（G）被用作客体与葫芦[8]脲（CB[8]）结合，包合物在530 nm处出现磷光发射峰。此外，G⊂CB[8]进一步与两亲性杯芳烃（SC4AH）相互作用形成三元组装体G⊂CB[8]@SC4AH伴随着显著增强的磷光发射。有趣的是，通过将尼罗红或尼罗蓝作为受体引入G⊂CB[8]@SC4AH，在高供体/受体比率（150:1，300:1）下呈现超高天线效应（352.9，123.5）。细胞实验表明G⊂CB[8]@SC4AH/NiB可成功应用于A549癌细胞的近红外溶酶体靶向成像。

图文导读

图1. 水溶液中具有延迟近红外发射的纯有机室温磷光捕获系统结构示意图。

图2.向客体中加入CB[8]的a) 紫外变化图；b) 光致发光谱变化图；c) G⊂CB[8]的寿命衰减谱图；d）变温实验中G⊂CB[8]的光谱与寿命。

图3. a) G⊂CB[8]@SC4AH的磷光光谱与寿命衰减谱图；b) G⊂CB[8]@SC4AH发射与染料吸收的光谱重叠图；c) 简化的Jablonski图及RTP捕获过程的机制。

图4. a) 向G⊂CB[8]@SC4AH中加入NiR的磷光光谱变化图；d) 与图a对应的不同NiR浓度下的天线效应和能量传递效率；c）向G⊂CB[8]@SC4AH中加入NiB的磷光光谱变化图；d) 与图c对应的不同NiB浓度下的天线效应和能量传递效率；e), f) 寿命衰减谱图。

图5. 细胞共定位实验。

结论

基于CB[8]介导的单分子折叠的三元超分子组装分两个阶段成功构建。CB[8]可以首先诱导溴萘连接的甲氧基苯基吡啶盐的单分子折叠来诱导出RTP，与两亲性杯芳烃SC4AH二次组装后，RTP发射进一步增强。此外，将两种有机染料NiR和NiB分别作为能量受体引入到三元组装中，以构建具有超高天线效应的磷光捕获系统。G⊂CB[8]@SC4AH/NiB在675nm处显示出延迟的近红外发射，将其成功应用于A549癌细胞的近红外溶酶体靶向成像。这种具有延迟近红外荧光性能的超分子磷光捕获系统不仅为基于多级组装策略的延迟近红外发射组装的构建提供了依据，而且为活体细胞靶向近红外成像提供了方便可行的方法。

论文信息：

Uncommon Supramolecular Phosphorescence-Capturing Assembly Based on Cucurbit[8]uril-Mediated Molecular Folding for Near-Infrared Lysosome Imaging.

Man Huo+, Xian-Yin Dai+, Yu Liu*

DOI: 10.1002/smll.202104514

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