高选择性AIE活性荧光探针的开发

Fluorescent probes with aggregation-induced emission (AIE) property have attracted much attention and are widely used in biosensing and bioimaging, due to their successful tackling with the aggregation-caused quenching (ACQ) problem. But for most AIE-active fluorescent probes, they still lack effective mechanisms for the control of selectivity. In addition, the detection of targets by AIE-active probes is usually based on the measurement of emission intensity at a single wavelength, which could be influenced by environmental factors, resulting in error of measurement. The objective of this project is to construct ratiometric fluorescent probes with AIE property, through introducing rhodamine fluorogens into silole molecules to form fluorescence resonance energy transfer (FRET) cassettes. The sensing selectivity is controlled by tuning the analyte-induced rhodamine spirolactam ring-opening reaction. This study will help develop a wide variety of ratiometric fluorescent probes with excellent selectivity and could be used in physiological solutions for sensing and bioimaging.

具有聚集诱导发光活性的荧光探针分子，由于能克服传统荧光分子所面临的聚集诱导焠灭问题，引起人们越来越多的关注，被广泛应用于生理体系中客体的检测与荧光成像中。然而，大部分 AIE 活性的荧光探针，缺乏一种控制识别选择性的有效机制，且大部分 AIE 活性探针分子对客体的检测，都是基于单一波长处荧光强度的测量，容易受环境因素的影响产生测量误差。本项目拟在 silole 分子中引入罗丹明荧光团，构建一种基于荧光共振能量转移机理的比率型 AIE 活性荧光探针，并通过对罗丹明荧光团螺环开环反应的调控，实现对不同客体分子的选择性识别。通过本项目的研究，有望开发能在生理溶液中进行检测及荧光成像，并具有高选择性的比率荧光探针。

荧光检测技术，由于具有选择性好、灵敏度高、反应迅速及易操作的特点，被广泛应用于化学分析、生物成像及医疗研究等领域。硅杂环戊二烯（silole）类化合物，因其独特的聚集诱导发光性能，是一类受到人们广泛关注的荧光分子。与只具有单一荧光团的探针分子较小的Stokes位移相比，基于能量转移机制构建的双荧光团分子可获得极大的Stokes位移，从而避免自吸收的产生及提高测量的准确性。本项目研究以silole荧光团为能量供体，罗丹明荧光团为能量受体，通过不同的分子设计，开发出不同的金属离子探针。（1）以邻羧基苯甲醛为连接基前体，通过缩合反应得到Sn4+离子探针。该探针在与Sn4+结合后，发生罗丹明螺环开环反应。Silole荧光团能量以dark resonance energy transfer机制转移至罗丹明基团。此荧光分子Stokes位移可达198 nm。（2）以硫脲基团为连接基，合成出可在不同溶剂体系中以不同能量转移机制检测Fe3+的探针分子：在含水量低的溶液中，silole基团不发荧光，加入Fe3+离子后，silole基团的能量以dark resonance energy transfer机制转移至罗丹明基团；在含水量高的溶液中，silole基团聚集诱导发光，加入Fe3+离子后，silole基团的能量以fluorescence resonance energy transfer机制转移至罗丹明基团。（3）同时，通过在罗丹明6G衍生物上引入叔丁基取代的吡咯基团，开发出对Cu2+具有单一选择性检测的荧光探针分子，并应用于活细胞成像分析中。