隨著合成化學的發(fā)展，具有明亮發(fā)光性能的人造發(fā)光材料得到充分探索，但不少材料都存在聚集狀態(tài)下發(fā)射減弱或淬滅以及可再生性、可持續(xù)性差等問題；诖朔N情況，具有聚集態(tài)發(fā)光增強且可再生、可持續(xù)發(fā)展的發(fā)光材料的研究開發(fā)就變得極為重要。此外，由于發(fā)光材料的發(fā)光特性與其激發(fā)態(tài)分子運動密切相關，而這種現(xiàn)象以超快的時間尺度發(fā)生，難以追蹤和調(diào)節(jié)。因此，開發(fā)出可以調(diào)控激發(fā)態(tài)分子運動的手段，獲得優(yōu)異發(fā)光性能的材料，是發(fā)光材料研究領域中一個極為重要的研究方向。
近日，南京林業(yè)大學蔡旭敏副教授與唐本忠院士、趙征教授團隊（現(xiàn)工作單位：香港中文大學-深圳）合作，合成出一類具有聚集誘導發(fā)光（AIE）特性的天然松香基聚集誘導發(fā)光分子(BioAIEgen：正式提出此概念)，以“BioAIEgens derived from rosin: how does molecular motion affect their photophysical processes in solid state?”為題在Nature Communications上發(fā)表最新研究進展。（圖1）
圖1：松香基BioAIEgen及其光物理性能
該工作以動植物甾醇的脂環(huán)結構強化細胞膜結構穩(wěn)定性為設計依據(jù)，利用松香獨特的脂環(huán)剛硬化結構特征，與柔性的希夫堿復合，成功開發(fā)出一系列脂環(huán)融合的希夫堿作為源自天然松香的BioAIEgen（圖2）。機理研究證實，天然松香分子中脂環(huán)結構的引入有助于抑制激發(fā)態(tài)分子運動，從而增強聚集態(tài)發(fā)射（圖3）。此外，改變?nèi)〈梢杂绊懛肿娱g相互作用和激發(fā)態(tài)分子運動，從而調(diào)控發(fā)光性能（圖4）。通過光致變色現(xiàn)象，可以在固態(tài)下監(jiān)測和可視化其分子運動（圖5）。最后，基于這些松香基BioAIEgen的脂質特性和生物相容性，它們被應用于細胞成像，分別在脂滴和溶酶體中顯示出優(yōu)異的靶向成像能力（圖6）。該工作從根本上闡明了天然松香中脂環(huán)結構在發(fā)光分子設計中的重要作用，并從實踐上提供了一種可大規(guī)模獲得生物相容性BioAIEgen的天然資源，提升了天然松香的附加值。
圖2：源自天然松香的BioAIEgen
圖3：松香基BioAIEgen的發(fā)光性能
圖4：松香基BioAIEgen的分子構象及其分子間作用方式
圖5：松香基BioAIEgen的可視化分子運動
圖6：松香基BioAIEgen的靶向細胞器成像（DAMB-SA靶向脂滴；DAMB-SAN靶向溶酶體）
本文共同第一作者為南京林業(yè)大學蔡旭敏副教授，其碩士研究生藺玉婷及深圳大學李瑩副研究員，通訊作者為唐本忠院士、趙征教授及南京林業(yè)大學黃申林教授。本研究獲得了國家自然科學基金（21601087和21805233）等項目資助。
文章信息:
Xu-Min Cai, Yuting Lin, Ying Li, Zaiyu Wang, Xueqian Zhao, Shenlin Huang*, Zheng Zhao*, & Ben Zhong Tang*
BioAIEgens derived from rosin: how does molecular motion affect their photophysical processes in solid state?
https://www.nature.com/articles/s41467-021-22061-y#citeas
DOI: 10.1038/s41467-021-22061-y (Nat. Commun. 2021, 12, 1773)
