研究进展:在生物系统中,天然酶可以提供一个包覆底物并催化特定反应的结合口袋。为了模拟酶的结构和功能,大量仿生酶,如有机金属笼、冠醚、环糊精、瓜环素、柱芳烃、杯芳烃等已被广泛用于催化有机化学反应和光降解有机污染物之中。其中,葫芦[n]环(CB[n])是一类具有刚性孔洞的独特大环主体,它可以通过疏水和静电相互作用容纳带正电荷的客体或电荷转移配合物,形成稳定的主体客体配合物。然而,基于构象调制的CB[n]-激活的光反应尚未得到充分的研究。
二噻吩乙烯衍生物(DTEs)是一类具有吸引力的光致变色分子,在紫外(高能)和可见光(低能)的刺激下,通常发生环化和环可逆反应。然而,紫外光易对细胞和组织造成损伤,双可见光光致变色的DTEs在生物中的应用更具优势。因此,迫切需要新的策略用于构建双可见光刺激下的光致变色DTEs。
解决方案:在本文中,作者结合聚集激活光致变色(AAP)和聚集激活发射增强(AAEE)策略构建了一种双可见光驱动的超分子荧光开关DTE-MPBTìCB[8]。其中,荧光分子转子MPBT与DTE共价连接形成了水溶性的光致变色化合物DTE-MPBT。大环CB[8]作为调制器与DTE-MPBT进行超分子组装,限制分子转子MPBT的旋转,使得客体DTE-MPBT发生了聚集(图1)。因此,DTE-MPBT的吸收最大值红移至可见光区域,使得DTE-MPBTìCB[8]可经AAP 策略进行可见光(405 nm)驱动的高效环化反应。此外,AAEE效应使得DTE-MPBT由0。5%提高到46。2%,且其强荧光可以被两种不同波长的可见光源高效切换,并表现出出色的抗疲劳性(图2)。值得注意的是,DTE-MPBTìCB[8]可应用于双可见光控制的靶向溶酶体细胞成像和二维码信息识别之中。同时,其展现了双可见光触发固态荧光开关的独特特性,具有潜在的数据存储和防伪功能(图3)。
图2:DTE-MPBTìCB[8]在405 nm和490 nm交替照射下的吸收光谱(a)和荧光光谱(b)的变化。
图3:DTE-MPBTìCB[8]靶向溶酶体细胞成像(a)、二维码信息识别(b)和数据存储、防伪功能图(c)。
结论:作者结合AAP和AAEE策略,将DTE衍生物DTE-MPBT与大环主体CB[8]通过超分子组装形成了超分子荧光开关DTE-MPBTìCB[8]。这一策略双不仅构建了双可见光驱动的光致变色物质,而且有效提高了DTE-MPBT的荧光量子产率。DTE-MPBTìCB[8]被成功应用于了双可见光控制的靶向溶酶体细胞成像和二维码信息识别之中,并表现出潜在的数据存储和防伪功能。该研究为构建双可见光驱动的智能超分子纳米材料提供了仿生策略。
参考文献:Yu Liu et al。 Cucurbituril-activated photoreaction of dithienylethene for controllable targeted lysosomal imagingand anti-counterfeiting。 Mater。 Horiz。 2021, 10。1039/d1mh00811k。