聚集诱导发光功能化的柔性金属-有机骨架物在小分子传感中的应用研究

Research on new type aggregation induced emission　(AIE) aggregates is an important way to reveal the mechanism of AIE and build novel analytical method. In nowadays, the most research on AIE are focused on the disorderly closed aggregates, which is not benefit for the study on AIE mechanism and further application. The study on open AIE system is an important way to discover the mechanism of AIE and expand the related applications. In this project, we will focus on the optical property of AIE molecules in flexible metal-organic frameworks (MOFs) substrate. After chemical modification, the AIE molecules can aggregate in flexible MOFs by an orderly and controllable route. And then we can get a new type AIE aggregate with open, reversible and ordered structure. The influence of MOFs’ spatial structure on optical property of AIE molecules can be studied by stimulated with some small molecules. MOFs’ open structure is good for studying the chemical interaction ( such as fluorescent energy transfer or electron transfer process) between AIE molecules with small molecules in MOFs’ channels. Some high selective and sensitive fluorescent sensors can be built based on the interactions between the new type aggregates with small molecules. This project can deeply investigate the mechanism of AIE and expand related applications.

新型聚集诱导发光聚集体的研究是揭示聚集诱导发光机理、建立新颖分析方法的重要途径。现阶段聚集诱导发光的研究对象主要集中于无序、封闭的聚集体，不利于聚集诱导发光的机理研究及其进一步应用。开发新型“开放式”聚集诱导发光聚集体对于研究聚集诱导发光机理及拓展其应用具有重要意义。本项目以柔性金属-有机骨架物作为聚集诱导发光分子的聚集基质，开发具有开放、可逆、规则结构的新型聚集诱导发光聚集体。以此类新型聚集诱导发光聚集体的光学性质为研究对象，研究小分子作为外来刺激物，改变金属-有机骨架物的空间结构，揭示空间结构变化对聚集诱导发光分子光学性质的影响；研究聚集诱导发光分子在金属-有机骨架物开放式孔道中与外来客体小分子的荧光能量转移、电子转移等作用。基于此类新型聚集体与小分子的相互作用，建立高选择性、高灵敏度的小分子分析传感方法。项目的研究有望深入探讨聚集诱导发光机理，拓展聚集诱导发光的应用领域。

项目的研究以聚集诱导发光分子（AIE）与金属有机聚合物的有机结合为主要背景，主要研究目的是基于AIE分子在金属有机框架物基质中形成的新型AIE 聚集体的光学性质，建立高选择性、高灵敏度的小分子分析传感方法。围绕此研究目的，本项目组成员在三年周期内进行了以下研究工作，取得了以下研究结果：.a. 新型具有羧基功能团的聚集诱导发光双波长发射的荧光探针分子(HDBB)的开发，对其pH响应荧光机理进行研究，并成功将HDBB应用于细胞和活体成像；.b. HDBB分子在金属有机框架物（MOFs）中的光学性质及其相关应用研究，以化学稳定性较好的UiO系列金属有机框架物为载体，利用金属有机-骨架物的有序纳米孔道，基于纳米空间限域效应，研究AIE分子在纳米空间的光学性质，实现聚集诱导发光分子的荧光性质调控，并将此新型AIE聚集体应用于水体铜离子的检测中；.c. 以HDBB分子作为有机配体的金属有机配位聚合物纳米粒子制备及其应用研究，基于阳离子交换作用，建立了锌离子高选择性的比率型荧光纳米探针；.d.建立了一种信号增强的基于金属有机聚合物纳米粒子的荧光探针，并将此纳米探针应用于血清中磷酸根离子的检测；.f.铜基金属有机多面体（MOP）的模拟酶性质及其在分析化学中的应用研究，研究结果表明，铜基金属有机纳米笼组装体比之前报道的过氧化物模拟酶如金纳米粒子、四氧化三铁磁性纳米粒子具有更好的催化性能和更广的pH应用范围。利用该铜基金属有机纳米笼的优良模拟酶催化性能，实现过氧化氢及葡萄糖的可视化检测，并成功应用于实际样品中血糖可视化检测。.在项目开展期间以通讯作者发表5篇SCI论文， Nanoscale（IF:7.350,两篇）, Journal of Materials Chemistry B（IF:4.543,一篇），RSC Advances（IF:3.108,两篇）期刊本人为通讯作者，云南大学为第一单位，累积影响因子达到25，两篇文章单篇影响因子超过5.0，申请专利2项（其中1项已授权，现为缴费阶段）顺利完成预期目标。培养已毕业的研究生3人。