Selvmonteret induceret luminescens af Eu3+-komplekser til anvendelse på bioimaging

De unikke egenskaber ved sjældne jordarter (RE) -komplekser, herunder ligand-sensibiliseret energioverførsel, fingeraftrykslignende emissioner og lang levetid gøre dem lovende materialer til mange applikationer, såsom optisk kodning, luminescensbilleddannelse/sensing og tidsopløst luminescensdetektering. I særdeleshed, brugen af ​​RE -luminescerende materialer til in vitro og in vivo billeddannelse kan let eliminere autofluorescens af organismer og enhver interferens fra baggrundsfluorescens. Imidlertid, de fleste RE -komplekser har dårlig opløselighed og stabilitet i vandig opløsning, og deres luminescens kan let slukkes med nærliggende X-H (X =O, N, C) oscillatorer, hvilket begrænser deres yderligere anvendelser i vandige opløsninger og bioimaging. Følgelig, forbedring af luminescensydelse samt dispergerbarhed er blevet et centralt problem for at udvide anvendelsen af ​​RE -komplekser. Indtil nu, omfattende indsats har været afsat til at øge luminescensintensiteten af ​​RE -komplekser, såsom stigende strukturel stivhed, justering af koordinationsnumre, udskiftning af ligand-C-H-bindinger med C-F-bindinger og ændring af elektron-donerende eller elektron-tilbagetrækningskarakteristika for substituenter.

For nylig, samleinducerede emissionsmaterialer, såsom fosforescensmaterialer ved stuetemperatur og aggregeringsinducerede emissionsluminogener er blevet til forsknings-hotspots. Sammenlignet med disse emitterende materialer, RE -komplekser besidder en relativt kompliceret sensibiliseret luminescensmekanisme. I sensibiliseringsprocesserne for RE -komplekser, energioverførslen fra ligandernes exciterede triplet -tilstand til RE -ionernes exciterede tilstand er hovedårsagen til emission. Derfor, at øge muligheden for intersystem-krydsning til ligand-triplet exciteret tilstand og reducere det ikke-strålende henfald ville være gavnligt for luminescensen af ​​RE-komplekser.

Nylige undersøgelser har vist, at supramolekylær samling kan bygge meget vanddispergerbare nanostrukturer gennem ikke-kovalent intermolekylær kraft, hvilket ville gøre det muligt at anvende VE -komplekserne på flere områder. Imidlertid, det er svært at forudsige samlingen og at kontrollere partikelstørrelsesfordelingen ved blot at dispergere RE -komplekser i værtsmatricer. Som kendt, selvsamling drevet af intermolekylære kræfter, såsom hydrofob - hydrofob, hydrogenbinding, og aromatisk π - π stabling, har en høj grad af orientering og forudsigelighed, og er en stærk strategi til syntetisering af nanostrukturer med præcise størrelser og former. På samme tid, sådanne intermolekylære interaktionskræfter kan ændre den intermolekylære afstand, begrænse ligandmolekylernes rotation, og regulere energioverførslen fra liganderne til de centrale RE -ioner.

Her, en ny strategi blev foreslået for at opnå størrelsesstyret Eu ³⁺ -komplekse nanopartikler (Eu-NP'er) med selvmonteringsinducerede luminescens (SAIL) egenskaber uden indkapsling eller hybridisering. Den amfifile Eu ³⁺ -kompleks, der besidder carbazolderivatligander, med stærkt π-π konjugeret elektronstruktur, kunne samle sig til Eu-NP'er med fremragende vanddispergerbarhed og kontrollerbar partikelstørrelse i vandig opløsning. Forskere forestillede sig, at justering af ligandernes molekylære polaritet og overførsel af RE-komplekserne fra den organiske fase til vandfasen kunne få RE-komplekserne til at samles til NP'er med god vanddispergerbarhed. Ved at studere ændringerne i luminescens levetid og kvanteudbytter i vandig opløsning, de fandt ud af, at selvsamling effektivt kunne afskærme vandmolekylerne i det selvlysende center og dermed reducere vandmolekylernes bratkølingseffekt fra vibrationen af ​​OH-bindingen. Og når molekylerne er selvsamlede sammen, de begrænser hinanden, og bevægelsen inden for molekylerne er begrænset.

Dette vil i høj grad begrænse den intramolekylære rotation eller vibration af Eu ³⁺ -komplekser, hvilket resulterer i forbedring af luminescens under vandige betingelser. Også, dette system kunne bruges til bioimaging-applikation til påvisning af temperatur og HClO ved steady-state fluorescens og tidsopløst assay. I denne forstand, SAIL-aktiviteten i det selvsamlede RE-komplekssystem, der foreslås her, har indvarslet tendensen for udviklingen af ​​RE-lyskonverteringssystemer og deres integration i bioimaging og terapiapplikationer.