聚集诱导发红光材料在生物成像领域的应用

近年,荧光生物成像技术在生物医学领域发展迅速,为生命科学的研究和疾病诊断提供了一种可视化手段。有机荧光染料是一类常用的荧光试剂,具有种类繁多、化学结构和发光颜色易于调节等优势。然而,有机荧光染料大都具有较高的共轭程度和刚性的平面结构,在其良溶剂中发光强烈。由于其疏水性较强,在生物体内容易聚集,导致荧光强度急剧下降,表现出聚集导致荧光猝灭(ACQ)效应,使荧光信号大幅减弱。严重的ACQ效应大大限制了有机染料在荧光成像技术中的实际应用。聚集诱导发光(AIE)材料在溶液中发光微弱甚至不发光,在聚集状态或固态下发出强烈的荧光。聚集是疏水性基团的本性,AIE材料聚集后荧光强度显著增大,这与ACQ材料恰恰相反,从根本上克服了ACQ效应。自AIE材料被发现以来,因其独特的发光性能,引起了各国科研工作者的极大兴趣。随着AIE材料发光机理的揭示,众多的AIE分子被设计合成出来,并在有机发光二极管、荧光探针和生物成像等领域展现出巨大的应用潜力。大部分AIE材料发射蓝光、绿光或黄光,发射红光的AIE材料种类和数量十分有限。然而,红光AIE材料是基础研究和应用研究中必不可少的要素之一,其兼具发射红光和AIE特性,在生物成像领域具有诸多优势。一方面,红光具有穿透能力强、激发能量低、背景荧光干扰小等优点;另一方面,红光AIE分子聚集后能发出强烈的荧光,可以将其应用于生物成像以获得高亮度的荧光;由红光AIE分子制备的纳米粒子,抗光漂白性较强,同时低毒、可控,有望替代无机量子点应用于生物分析和医学成像领域。因此,红光AIE材料在生物成像领域的前景十分广阔。本文列举了一些具有代表性的红光AIE材料,重点介绍红光AIE小分子、物理包覆红光AIE分子形成的纳米粒子、共价键连接红光AIE分子与聚合物形成的纳米粒子及基于红光AIE分子的氧化硅纳米粒子在细胞成像、动物成像等生物成像领域的应用,并对红光AIE材料的设计及其在生物成像领域的应用进行了展望,以期为红光AIE分子的设计制备和应用研究提供参考。     

具有聚集诱导发光效应的两亲性聚合物的研究进展

传统的荧光生色团在聚集之后会发生荧光猝灭(ACQ)现象,这对于荧光物质的应用来说是一个难题;而具有聚集诱导发光(AIE)现象的荧光分子则与之相反,因此在近些年来被广泛研究。相较于AIE小分子,AIE聚合物更能满足多样化的应用需求,但其具有细胞毒性高、水溶性差和生物降解困难等缺点。于是通过将具有亲水性质的基团与AIE基团进行共聚,得到了具有良好水溶性的两亲性AIE共聚物,这种共聚物不仅具有良好的生物成像功能,还具有药物携带和物质检测等作用。因此,它们作为一种多功能的可视化探针在生物学和生物化学的研究中具有潜在的应用价值。本文从外界的影响因素出发,较系统地总结了近年来具有AIE效应的两亲性聚合物的发光性能,并简单地介绍其应用研究,最后对其在化学与生物传感领域的应用前景进行了展望。     

传统生色团的改造:从聚集导致荧光猝灭到聚集诱导发光

传统的荧光生色团聚集后导致荧光淬灭,即聚集导致荧光猝灭(ACQ)现象。ACQ现象的存在严重限制了荧光生色团的应用。与ACQ相反,有一类发光材料在良溶剂中荧光微弱甚至没有荧光,然而,在聚集状态下荧光显著增强,这种现象被命名为聚集诱导发光(AIE)现象。AIE材料的迅速发展为ACQ材料带来了契机,众多研究者利用AIE体系改造ACQ生色团使传统ACQ材料具有新的性能和应用价值。介绍了近年来有关利用AIE体系改造ACQ生色团的研究进展。侧重总结了利用噻咯体系、取代乙烯体系(主要包括四苯基乙烯、三苯基乙烯及三苯基乙烯基咔唑)和三苯基丙烯腈体系对三苯胺类、稠环类和并苯酰亚胺类ACQ生色团的改造,及得到的新材料的性能和应用,并对该领域的发展前景进行了展望。     

自由基聚合制备聚集诱导发光聚合物

首先制备了基于四苯基乙烯的聚集诱导发光(AIE)单体1-(4-丁烯氧基苯基)-1,2,2-三苯基乙烯(TPEBE)。然后,通过自由基溶液聚合法,将少量TPE-BE与丙烯酰胺和丙烯酸共聚制备了亲水性聚合物P1,与苯乙烯共聚制备了疏水性聚合物P2。利用红外光谱表征了P1和P2的结构,通过荧光光谱研究了P1和P2的发光性能,并探讨了聚合物亲疏水性对其发光行为的影响;采用扫描电子显微镜(SEM)观察了P2在四氢呋喃(THF)/H_2O混合溶剂中的微观形态。结果表明:P1在水中发出蓝光,随着THF的加入,荧光逐渐减弱,然而,P2在THF及THF/H_2O混合物中都不发光,表明聚合物的亲疏水性能够影响其发光行为。然而,P1和P2的固态粉末都发出较强的荧光,说明P1和P2具有聚集诱导发光性能。P2在水质量含量超过30%的THF/H_2O混合溶剂中能够形成微球。这表明通过调整共聚单体的种类,有望制备出结构和功能多样的AIE聚合物。     

高分子发光材料研究进展

高分子发光材料有着重要的理论研究意义和应用研究价值.简述了高分子发光材料的发光原理、发光性能及特点,并分别阐述了共轭聚合物及稀土高分子发光材料的研究及相关应用的进展情况.从高分子发光材料的发展历程、合成方法、研究方向及其在工农业、科学研究方面的应用进行了综合性的评述.最后对高分子发光材料的发展趋势进行了展望.     

基于AIE特性的有机小分子和聚合物的应用进展

有机发光材料的发展极大地影响了材料科学及其应用的进展。在所有发光体系中,聚集诱导发射(AIE)已成为不可缺少的主流效应,作为一种反荧光淬灭(ACQ)现象,AIE聚集态下的强发射有效地解决了荧光淬灭(ACQ)问题,从而拓宽了发光材料在多种领域的实际应用。AIE分子具有高度扭曲的结构和多样的性能,其分子结构设计和材料的制备过程不断得到优化,具有AIE效应的荧光团也在不断迭代更新。目前为止,研究者发现的AIE发光机理甚多,但有些AIE材料的内在发光机理还需继续探索和具体明确。此外,研究者们致力于发展高质量的新型AIEgens,完善功能性AIE聚合物,检测分析物的特异性识别等,均取得了较大进展,这对AIE材料的实际利用提供更多保障。近年来,AIE分子的新机械理解得到普遍认同,研究人员开发出更多新型结构的AIE化合物,经过巧妙设计成功地将AIE引入超分子领域,实现了高分子发光材料的功能化。目前,AIE分子已成功地用作化学/生物传感和成像的荧光探针以及有机发光二极管(OLED)的发光材料。本文介绍了聚集诱导发射的研究进展,以及近年来基于AIE特性设计的荧光分子并对其结构设计思想进行描述,简单阐述了AIE材料在生物检测、医学治疗和光电领域等方面的前沿应用,为研究者提供参考。     

共轭导电聚合物电致发光元件的原理及进展

本文综述了共轭导电聚合物在电致发光元件中的应用,介绍了导电聚合物发光二极管和导电聚合物电化学发光电池的结构,发光原理及研究进展。     

含膦烯有机共轭发光材料研究进展

有机π-共轭材料在光学、电学、磁性、催化和化学传感等领域有着广泛的应用,是当今材料科学研究的热点之一。将磷原子引入有机共轭体系,能够显著地改变分子的电子结构从而达到调控其光学与电子性能的目的,因此有机磷功能材料的开发备受关注。近年来,含有膦烯特征单元的共轭体系,因其展现出显著的发光性能而引起了较多的研究。综述了含磷烯有机π-共轭发光材料的研究工作,并展望了此类功能材料的发展及应用趋势。     

新型咔唑-吲哚并咔唑共轭聚合物材料的合成与性能研究

通过Suzuki偶联聚合方式合成了两种基于咔唑和吲哚并咔唑的新型共轭聚合物材料.目标聚合物具有较高的分子量,良好的热性能和电化学氧化还原性能.通过对材料的光物理性能分析,所制备的共轭聚合物材料是一类具有潜在应用价值的纯正蓝色电致发光材料.     

荧光共轭聚合物的合成策略及其应用研究

有机共轭聚合物在发光材料中具有良好的应用前景而倍受研究者们的关注。相对于荧光小分子来说,荧光共轭聚合物具有结构多样性、功能化强、可加工性好和合成简单等优势。近年来,荧光共轭聚合物材料在化学传感、生物成像、光电器件和有害物的吸附与降解等领域显示了重要的应用价值。综述了以suzuki偶联反应聚合、Sonogashira反应聚合、Wittig-Heck-McMurry反应聚合等方法合成共轭聚合物以及在荧光调控、化学传感、刺激响应、生物细胞成像、气体吸附及有机染料降解等方面的应用。设计合成具有特异性识别、更高灵敏度、更容易加工、卓越稳定性和功能化强的荧光共轭聚合物是主要的研究方向。     

具有聚集诱导发光性能的三苯甲醇侧基聚合物的制备及性能

通过Barbier反应合成了乙烯基三苯甲醇,其具有聚集诱导发光(AIE)现象;通过可逆加成-链转移(RAFT)聚合的方法将乙烯基三苯甲醇聚合得到不同相对分子质量的聚(三苯甲醇)乙烯。发现该聚合物表现出不同于小分子的AIE特性,在常温固态或溶液状态下均不产生荧光,但加热至玻璃化转变温度之后,聚合物固体的荧光发射强度明显增强,在溶液中依然不产生荧光。文中针对其特殊发光现象及发光机理进行了初步探究,通过核磁共振氢谱、红外光谱、X射线衍射与热力学表征发现其荧光的变化与激基缔合物有关。     

共轭聚合物受体光伏材料和全聚合物太阳电池

全聚合物太阳电池(all-PSCs)由p-型共轭聚合物给体和n-型共轭聚合物受体共混活性层夹在ITO透明电极和金属顶电极之间所构成,除具有一般有机太阳电池器件结构简单、质量轻、可以制备成柔性和半透明器件等优点外,还具有形貌和光照稳定性好及抗弯折性能高等突出特点,最近成为有机太阳电池领域的研究热点.给体和受体光伏材料的吸...     

非线性光学聚合物材料

非线性光学聚合物是一类新型的功能高分子材料，在光电子技术和集成光学等领域有广阔的应用前景，文中在介绍非线性光学效应和极化原理的基础上，综述了非线性光学聚合物材料研究现状及进展，着重阐述了掺杂型，功能型及共轭型等非线性光这聚合物的结构与性能，应用优势的存在的问题，并指出了这类材料的研究方向和发展趋势。     

共轭聚合物应用研究新进展

由于具有优异的电活性和光学性能以及可加工性，共轭聚合物有着广泛的并有希望实现的用途。文中总结和展望了共轭聚合物在应用研究方面的发展现状和前景。     

共轭聚合物传感器研究进展

共轭聚合物由于其独特的荧光信号放大和光电特性,以及水溶性和生物相容性,已广泛应用于化学及生物传感器。共轭聚合物分子有共轭链,电子和能量沿共轭骨架自由流动。聚合物单体所收集的光能以收集的形式传递,可以产生荧光信号放大效应。综述了近年来共轭聚合物在传感器应用上的研究进展,并预测了共轭聚合物在传感器应用的发展方向。     

高分子化合物的合成及电流变性能研究

通过采用联苯胺和2,2-二氨基-4,4-双噻唑合成一种含有双噻唑基的共轭聚合物,经过红外、扫描电镜、热重分析等测试了该物质的结构及热稳定性等,并通过将聚合物分散在硅油中制备电流变流体,测试其电流变性能.结果表明共轭聚合物作为电流变体的分散相有利于电流变性能的提高,同时发现随分散相的浓度增大其电流变性能随之提高.     

碳纳米管/聚合物基复合材料的研究现状和发展动态

介绍了碳纳米管/聚合物基复合材料在国内外的研究现状及应用.重点介绍了共轭发光聚合物修饰碳纳米管形成的聚合物基复合材料具有很强的发光性能,有望用于光电器件;而且,通过连结氨基聚合物,可使多壁碳纳米管溶解和功能化,从而将碳纳米管引入生物学系统中.因此,碳纳米管/聚合物基复合物有许多潜在的应用,有待进一步发展.     

“Click”反应制备含芴单元共轭聚合物

通过"Click"反应合成了几种含芴单元的共轭聚合物。以芴为起始原料,合成了N3-Ar-N3和C≡C-Ar-C≡C类单体,分别以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和四氢呋喃(THF)为反应溶剂,通过Cu+催化得到聚合物。芴单元具有良好的溶解性和发光效率。"Click"反应合成的含芴单元共轭聚合物在溶液中发射蓝光,在薄膜中也有一定的荧光发射。文中以不同浓度的聚合物和聚苯乙烯(PS)共混甩膜,研究聚集对发光性能的影响。新合成的聚合物具有良好的热稳定性,热分解温度在300℃以上;差示扫描量热分析(DSC)结果显示,线性聚合物在300℃以内没有明显的相转变,保持一种稳定的无定型态,对于提高材料的发光效率是有利的。     

共轭聚合物荧光传感器

共轭聚合物由于存在分子线效应，比传统荧光小分子相比，作为传感器具有更高的灵敏度。本文介绍了共轭聚合物荧光信号放大机理，并举例说明了几种常见了的共轭聚合物荧光传感器的应用。     

苯胺及吡咯的共聚合研究进展

综述了苯胺及吡咯的共聚合机理、共聚物结构和共聚研究现状。着重讨论了取代基对聚合过程和聚合物性能的影响，以及在与其它共轭单体和非共轭单体共聚时的工艺方法．