北京理工大學黎朝研究員和香港科技大學唐本忠院士對聚集誘導發光活性凝膠的制備,功能和應用相關研究進行了綜述。
本文要點:
(1)具有聚集誘導發光性能的發色團(AIEgens)在其聚集狀態下會發出強烈的熒光,而它在溶液中作為離散分子的發光則可以忽略不計。作為一種具有緊湊相和自由空間的溶脹類固體,凝膠能夠操縱分子內運動。具有AIE活性的凝膠也因具有獨特的特性和廣闊的應用前景而引起了研究者的廣泛關注。
(2)作者在文中對AIE活性凝膠進行了全面的概述,詳細介紹了目前所采用的制備策略,總結了AIEgens的應用和AIE凝膠的功能以及它們的結構-性質關系;此外,作者也介紹了AIE活性凝膠在不同領域中的應用;最后,作者討論了目前該領域所面臨的挑戰和解決這些問題的潛在方法以及AIE活性凝膠未來的發展前景。
Zhao Li. et al. Aggregation-Induced Emission-Active Gels: Fabrications, Functions, and Applications. Advanced Materials. 2021
DOI: 10.1002/adma.202100021
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202100021
3. ACS Nano:線粒體特異性AIE分子用于光動力殺死真菌和有效治療角膜炎
由于哺乳動物細胞與真菌之間具有密切的關系,因此開發有效的抗真菌藥物仍然是目前亟需解決的巨大挑戰之一。此外,真菌受體在分子水平上的快速突變也會導致耐藥性的出現。香港科技大學唐本忠院士和復旦大學施裕新教授以亞細胞水平的細胞器線粒體作為替代靶點,通過靶向線粒體的AIE分子(AIEgens)進行光動力治療(PDT)以對真菌進行有效殺滅。
本文要點:
(1)研究表明,具有陽離子異喹啉(IQ)基團和適當疏水性的三種AIEgens(IQTPE-2O、IQ-Cm和IQ-TPA)可以優先富集在真菌(而非哺乳動物細胞)的線粒體上。在白光照射下,這些AIEgens能夠有效地產生1O2以對真菌線粒體造成不可逆的損傷,進而引發真菌死亡。
(2)實驗表明,IQ-TPA對真菌的PDT效率最高,而對哺乳動物細胞的毒性則可忽略不計,因此能夠實現對真菌的選擇性高效殺滅。此外,實驗也通過在真菌感染的兔子模型上對真菌性角膜炎進行治療以評價該PDT策略的臨床效用。結果表明,IQ-TPA的治療效果明顯優于臨床使用的玫瑰紅,充分證明了該PDT策略在臨床治療真菌感染方面具有廣闊的應用潛力。
Chengcheng Zhou. et al. Mitochondria-Specific Aggregation-Induced Emission Luminogens for Selective Photodynamic Killing of Fungi and Efficacious Treatment of Keratitis. ACS Nano. 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c03508
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c03508
4. JACS:共晶過程中固態分子運動的可視化和操縱
固態分子運動(SSMM)對材料的行為和性能調控方面起著重要的作用。然而,對SSMM的研究,特別是對多組分體系的研究,卻存在著諸多問題,很少有人進行研究。有鑒于此,香港科技大學的唐本忠、吉林大學的盧然等研究人員,報道了共晶過程中固態分子運動的可視化和操縱。
本文要點
1)研究人員通過與共晶工程的合作,實現了FSBO((E)-2-(4-氟苯乙烯基)苯并[d]惡唑)/TCB(1,2,4,5-四氰基苯)和PVBO((E)-2-(2-(吡啶-4-基)乙烯基)苯并[d]惡唑)/TCB雙組分體系中SSMM的可視化和操縱。
2)得到的黃發射F/T(FSBO/TCB)共晶顯示出開啟的熒光,綠發射P/T(PVBO/TCB)共晶顯示出更紅的發射,二者均表現出聚集誘導發射特性。
3)在不同的壓力和溫度下,FSBO/TCB和PVBO/TCB的研磨混合物表現出不同的分子運動,其熒光信號很容易觀察到。
4)值得注意的是,即使沒有研磨,FSBO和TCB分子也可以在一維管中移動4毫米。SSMM引起的獨特發射變化能夠應用于信息存儲和動態防偽。
本文研究工作不僅可視化和操縱了SSMM,而且為聚合科學中的多組分研究提供了更多的見解。
Haoran Wang, et al. Visualization and Manipulation of Solid-State Molecular Motions in Cocrystallization Processes. JACS, 2021.
DOI:10.1021/jacs.1c02594
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c02594
5. Biomaterials:用于制備高性能光敏劑以實現成像指導的光動力治療的新策略
體系間交叉(ISC)對于光敏劑(PSs)的光動力治療(PDT)性能有決定性的影響。然而,如何合理設計具有高效ISC過程的PSs以改善活性氧(ROS)的產生仍然是一項極具挑戰性的工作。西北師范大學雷自強教授、馬恒昌教授、深圳大學王東副教授和香港科技大學唐本忠院士通過電子受體-供體工程以將更小的單線態-三重態能隙(ΔEST)和更大的自旋軌道耦合(SOC)官能團整合到PS骨架中,構建了一系列高性能的PSs。
本文要點:
(1)在實驗所制備的各種PSs中,TaTIC具有最突出的ROS生成能力,明亮的近紅外(NIR)熒光峰(超過840 nm)以及理想的聚集誘導發光(AIE)特性,因此它被確定為最適用于PDT的PSs。研究發現,TaTIC的ROS生成效率甚至優于一些常用的PSs,其中包括著名的孟加拉玫瑰紅PS。
(2)為了進一步擴大其診療應用范圍,實驗利用兩親性基質對TaTIC進行包裹以制備得到水分散型納米顆粒(NPs)。實驗結果表明, TaTIC NPs在荷瘤小鼠模型上具有良好的PDT性能,可以實現完全的腫瘤消除。結合其具有的良好生物安全性,TaTIC NPs有望發展成為一種具有實際臨床應用前景的診療藥物。
Zengming Yang. et al. Incorporating Spin-Orbit Coupling Promoted Functional Group into an Enhanced Electron D-A System: A Useful Designing Concept for Fabricating Efficient Photosensitizer and Imaging-Guided Photodynamic Therapy.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961221002908
6. Adv. Mater綜述:刺激響應型AIEgens
香港科技大學唐本忠院士和浙江大學張浩可研究員對刺激響應型AIEgens相關研究進行了綜述。
本文要點:
(1)得益于獨特的優勢和廣闊的應用前景。AIEgens領域在近年來得到了蓬勃的發展。其中,刺激響應型AIEgens在物理化學、材料科學、生物學和醫學等諸多領域都表現出了巨大的應用潛力。
(2)作者在文中以力、光、極性、溫度、電、離子和pH等7種最具代表性的刺激類型為例綜述了刺激響應型AIEgens的最新研究成果,并對每種類型的系統在實現各種應用時所需的刺激響應性能進行了介紹,旨在為開發下一代具有更廣泛應用價值的刺激響應型發光材料提供了新的見解和指導方針。
Jing Zhang. et al. Stimuli-Responsive AIEgens. Advanced Materials. 2021
DOI: 10.1002/adma.202008071
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202008071