[发明专利]具有聚集诱导发光特性的近红外化学发光发射体

说明书

包括三苯胺和鲁米诺部分的表现出近红外化学发光的化合物，用作活性氧传感器，包括该化合物的药物组合物，以及该化合物的制备和使用方法。

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年3月18日提交的美国临时申请号63/100,562的优先权，出于所有目的，该临时申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开总体上涉及表现出聚集诱导发光特性的化学结构及其制备和使用方法。

背景技术

荧光(fluorescence，FL)在具有高灵敏度和高分辨率的实时可视化生物医学过程中非常有前途。然而，由于激发光和来自生物结构的自发荧光的要求，FL的穿透深度相当有限。尽管普遍开发了红色FL和近红外(NIR)FL材料来减少组织自发荧光，但要实现高穿透深度仍然是一个巨大的挑战，特别是考虑到激发光的穿透性不足。相比之下，化学发光(CL)的穿透深度通常比FL高，因为不需要激发光，并且可以避免背景自发荧光，因此对于深组织成像具有广阔的前景。

生成可见CL或NIR CL发射(400-1000nm)所需的能量约为30-70kcal mol^-1，而过氧化物基团的开放反应可释放约60kcal mol^-1的能量，因此过氧化物基团(-O-O-)常用于CL反应中。例如，当众所周知的CL发光体鲁米诺被活性氧(reactive oxygen species，ROS)氧化时，在不稳定过氧化物中间体分解过程中会观察到蓝光。但是，蓝光在组织穿透方面通常受到限制。通过精巧的分子设计原理，将鲁米诺的蓝色发射光转移到NIR区域来提高穿透深度和效率至关重要。

CL发光通过能量转移源自受激反应产物或受激荧光受体。如果CL来自荧光产物，则CL量子产率(ΦC_L)表示为：

Φ_CL＝Φ_R×Φ_ES×Φ_F (1)

其中，Φ_R为反应产率，Φ_ES反映了达到激发态的产物的比例，Φ_F是反应产物的荧光量子产率。鲁米诺的CL生成反应涉及许多富电子中间体，例如阴离子和自由基，因此可以通过缀合吸电子基团来提高反应产率。本文所用的苯并噻二唑是强电子受体，已广泛用于有机太阳能电池和有机发光二极管中，并且它在与鲁米诺缀合后可以有效地促进CL生成。另外，许多疏水有机染料由于强烈的π-π堆积而遭受聚集导致荧光猝灭(ACQ)影响，并且发光可以在水溶液中大幅猝灭。例如，基于尼罗红的鲁米诺盒的溶解度和荧光量子产率在水中相对较低，这限制了其在生物系统中的进一步应用。相比之下，具有聚集诱导发光(AIE)特性的荧光团在聚集态中由于分子运动受到限制显示出强烈的发光，从而使其更适合生物成像。此外，给电子基团三苯胺的添加可以形成供体-受体结构，并且可以使含鲁米诺的荧光团的发射发生红移。

另外，如果通过能量转移从受体荧光团产生CL发光，则也应考虑受体的荧光量子产率(Φ′_F)和能量转移效率(Φ_ET)。

Φ_CL＝Φ_R×Φ_ES×Φ′_F×Φ_ET (2)

据报道，通过键的能量传递比通过空间的能量传递更有效。尽管已经通过在表面活性剂胶束中用NIR荧光材料物理封装CL发光体而开发了一些NIR CL系统，但制备过程相当复杂，并且在长期存储过程中可能会发生相分离。更重要的是，能量传递效率远低于化学缀合轭系统。

发明内容