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西安交大孟令杰教授、黨東鋒副教授團隊和香港科大唐本忠院士團隊合作:聚集誘導發光材料實現納米螺旋組裝體的超高分辨成像
發布:blast_k   時間:2019/10/17 16:13:18   閱讀:284 
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熒光成像技術具有非侵入性和快速響應等優勢,近年來已經成為生物醫學領域和材料科學領域內可視化研究的重要工具之一。然而,值得注意的是,對于傳統的光學顯微成像技術而言,阿貝極限的存在嚴重限制了其成像分辨率的提高。而超高分辨成像技術的提出,如受激輻射損耗技術 (Stimulated Emission Depletion Microscopy, STED),則為解決上述問題提供了有效途徑。目前用于STED超高分辨成像技術的熒光材料主要包括量子點等無機材料體系及有機熒光材料體系。相較于無機材料,雖然有機熒光材料具有化學結構穩定、大斯托克斯位移及良好的發光可調性能,但是其光學穩定性能較差及聚集熒光淬滅的問題嚴重限制了該類材料在超高分辨成像及長程動態監測領域的深入應用研究。


圖1. 聚集誘導發光材料DP-TBT的納米螺旋組裝體掃描電鏡示意圖 (A: 0 h; B: 12 h; C: 24 h);基于DP-TBT的納米螺旋組裝體冷凍電鏡示意圖 (D) 及其三維重構圖 (E);基于DP-TBT的納米螺旋組裝體的組裝機理示意圖 (F);DP-TBT三聚體中的分子構型 (G)、分子堆積距離 (H) 和分子間作用力示意圖 (I)。

基于此,西安交通大學孟令杰教授、黨東鋒副教授團隊和香港科技大學唐本忠院士團隊合作,構筑了一類具有較好固態發射性能的聚集誘導發光 (Aggregation-Induced Emission, AIE) 材料DP-TBT。研究發現,該AIE材料在四氫呋喃和水的混合溶液中極易發生自組裝形成螺旋形貌的組裝體 (圖1所示)。而通過理論計算表明,DP-TBT內豐富的分子間作用力不僅保證了其良好的熒光發射性能,也確保了其穩定的組裝形貌。之后,研究團隊利用STED高分辨成像技術對其進行成像表征。研究發現:構筑的AIE材料不僅具有較好的光學穩定性能,也顯示了良好的受激輻射性能;同時相較于商用的STED成像試劑,DP-TBT在成像分辨率方面也得到了明顯提升,其螺旋組裝纖維的寬度和成像半峰寬等均得到了明顯改善和提高 (圖2所示),充分證明了具有高效發光性能及光學穩定性能的聚集誘導發光材料可以滿足STED超高分辨成像的要求,這為進一步實現高分辨動態監測和成像等相關研究奠定了夯實基礎。


圖2. 基于DP-TBT的納米螺旋組裝體在Confocal (A) 和STED (B) 模式下的熒光照片;基于DP-TBT的納米螺旋組裝體在STED激光“開-關”條件下的熒光照片 (C) 及其熒光強度示意圖 (D);FITC和DP-TBT的光穩定性示意圖 (E) 及FITC的成像半峰寬示意圖 (F);基于DP-TBT的納米螺旋組裝體在Confocal (G) 和STED (H) 模式下的熒光照片及其成像半峰寬示意圖 (I)。
 
目前上述論文已經成功發表在ACS Nano上 (2019, DOI: 10.1021/acsnano.9b05914),論文完成單位分別為西安交通大學理學院和香港科技大學理學院,通訊作者分別為黨東鋒副教授、孟令杰教授和唐本忠院士。

來源:高分子科技

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