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近紅外二區（NIR-II）熒光探針由于具有組織穿透深度高、自熒光效應低、散射弱的特點，在生物活體成像和體外檢測領域受到了廣泛的關注。然而，許多NIR-II熒光分子在聚集態往往遇到著熒光亮度低的問題。聚集誘導發光（AIE）效應通過相鄰分子的空間位阻效應限制了分子內的運動，從而阻斷了非輻射躍遷，被認為是一種提高聚集態熒光分子的發光能力的有效手段。

目前，在構建NIR-II AIE分子探針的過程中，往往需要在分子骨架中引入柔性的碳側鏈來削弱分子在聚集態的π-π相互作用。這些柔性的側鏈不可避免地增加了分子骨架的運動，導致非輻射能量損失。此外，較大位阻的側鏈通常使得分子骨架更加扭曲，從而降低了分子的摩爾消光系數。

近日，香港中文大學（深圳）的唐本鐘院士和南方科技大學的梁永曄教授、華東師范大學的孫海濤教授以及香港科技大學的孫建偉教授合作，以給體-受體-給體型AIE熒光分子為研究對象，通過引入烷硫基側鏈以形成靜電鎖，構建了一種具有高亮度的NIR-II AIE探針TSEH，在活體成像及抗原檢測中分別提高了信噪比和檢測限。

過密度泛函理論計算及分子動力學模擬揭示了TSEH分子的烷硫基側鏈中的硫原子能與苯并雙噻二唑中的氮原子形成一對靜電鎖，從而制約了分子骨架的運動，降低了分子的內轉化速率，進而提高了分子的熒光量子產率。同時，烷硫基側鏈的TSEH分子比烷基側鏈的TEH的分子骨架扭轉更小，對提高分子的摩爾消光系數有明顯的幫助。

基于TSEH的納米熒光染料，展示了比TEH更高的近紅外二區熒光亮度。應用在腫瘤成像中，信噪比提高了2.2倍，有利于準確定位微小腫瘤并引導相關組織的切除。在體外的抗原檢測應用中，基于TSEH熒光微球的芯片在檢測低濃度抗原時信噪比較TEH提高了兩倍，展現了高靈敏度檢測能力。

論文信息

Unlocking the NIR-II AIEgen for High Brightness through Intramolecular Electrostatic Locking

Xinyuan Wang,?Xueqin Yang,?Guanyu Jiang,?Dr. Zhubin Hu,?Dr. Tao Liao,?Dr. Guoxin Wang,?Xun Zhang,?Dr. Xinyuan He,?Dr. Jianyu Zhang,?Prof. Jianquan Zhang,?Wuke Cao,?Kaizhen Zhang,?Prof. Jacky W. Y. Lam,?Prof. Jianwei Sun,?Prof. Haitao Sun,?Prof. Yongye Liang,?Prof. Ben Zhong Tang

Angewandte Chemie International Edition

DOI:?10.1002/anie.202404142

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