[发明专利]具有聚集诱导发光特性的探针及其制备方法和应用

说明书

本发明提出了一种具有聚集诱导发光特性的探针及其制备方法和应用，所述探针包括：其中，每个R独立地从H、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基和杂芳基中选取；X为与聚集诱导发射荧光团键合的发色团。本发明的探针灵敏度高，实用性强。

技术领域

本发明涉及检测材料领域，尤其涉及一种具有聚集诱导发光特性的比例计量型探针及其制备方法和应用。

背景技术

由于具有高灵敏度、非侵入性和良好的时空分辨率，光致发光(PL)技术已经使科学家在诸如化学感应、环境科学、生物成像和医学诊断等众多领域中着迷了数十年。一些诸如BODIPY、荧光素和罗丹明等频繁使用的放射性发光物展现了相对小的斯托克斯位移(一般小于30nm)，这可能导致一些实际问题，包括臭名昭著的内部滤波效应以及激发光和发射光之间的干扰。荧光共振能量转移(FRET)一直是一种强大的工具，可以提供设计策略，其不仅用于研发具有大的伪斯托克斯位移的荧光染料，还可用于多色感测和成像。

FRET系统包含有通常通过柔性脂肪族间隔物连接的供体和受体。FRET的效率主要通过改变三个参数来调整：1)供体和受体的距离(rDA)；2)供体的发射光谱与受体的吸收光谱之间的重叠积分(J)；3)供体发射偶极矩和受体吸收偶极矩的相对取向。FRET已被广泛应用于诸多应用，如人造光合作用和太阳能电池的光收集、化学感测、DNA或蛋白质构象变化监测和酶活性检测。

然而，为了实现大的伪斯托克斯位移，供体发射和受体吸收之间的光谱重叠可能会减弱，这将导致FRET效率的降低和供体发射的泄漏。伯吉斯和同事已经开发了跨键能量转移(TBET)机制，其可以作为解决这个悖论的有价值的方法。在TBET系统中，供体和受体通过刚性连接体而不是FRET系统中的柔性脂肪族连接体连接。应该注意的是，尽管供体和受体通常通过共轭基团(通常为苯环、双键或三键)连接，但是供体和受体之间的扭曲角大，这阻碍它们成为荧光团。TBET系统中的能量转移率可以比传统FRET系统的能量转移率高出2个数量级，从而使它更少依赖于光谱重叠。因此，即使光谱重叠较小，也可以通过TBET机制轻松实现高的能量转移效率(ETE)，这对产生大的伪斯托克斯位移很有用。

最近，常和同事提出了一种称为暗态共振能量转移(DRET)的新型FRET系统，其包含具有低量子产率(1％)的暗态供体。DRET库中的荧光染料显示出引人注目的性质，例如单次激发和大的伪斯托克斯位移的可调发射。值得注意的是，由于供体的量子产量低，观察不到背景影响，这使得DRET图谱中的染料成为生物应用的理想候选物。然而，DRET染料的能量转移效率仍然受到光谱重叠的强烈影响。因此，DRET系统中供体和受体的选择可能受到限制。此外，当暗态供体的非辐射衰减速率足够快到能与共振能量转移速率相比时，能量转移效率可能减少。在暗态能量转移系统中引入TBET机制可以作为一种更有效的策略，因为TBET速率相对于非辐射衰减是快速的，并且能量转移效率受光谱重叠的限制较小。此外，由于供体的量子产量低，可以通过DRET机制实现开启型感测。由于荧光强度明显受染料浓度、激发功率强度和其他环境因素的影响，开启传感器难以提供有关分析物的定量信息。在这方面，比例计量型探针将更有利于定量检测，因为它们许用两个波长的自校准以消除上述大部分干扰。

聚集诱导发光(AIE)染料在溶液中会显示无或弱的PL信号，但在聚集状态下表现出强烈的荧光发射，与通常显示由不想要的聚集引起的淬灭(ACQ)效应的传统染料相比，这是完全相反的现象。AIE的机理归因于分子内运动(RIM)的限制，具有AIE性质的发光物质具有优异的特征，如固态高亮度和优异的光稳定性。因此，聚集诱导发光物是一种新型材料，在包括OLED、生物成像和色谱等领域具有实用性。因此，结合AIE和TBET机制可能是产生新材料的非常有希望的方向。在这些AIE芯中，四苯基乙烯(TPE)由于易于合成，固态发光，易于修饰，能实现可调发射以及其他功能等优点，得到了最广泛使用。

发明内容