【《荧光材料的应用研究文献综述》2000字】

荧光材料的应用研究文献综述1.1荧光探针基于传统荧光材料的化学传感器的工作模式一般是猝灭型，其灵敏度较低，容易产生假阳性信号，在实际应用中存在着无法避免的问题。相反，AIE材料独有的发光性能将有利于制备出荧光颜色可调、稳定性好、反应能力快和特异性好等优点的化学探针，在检测领域具有巨大的发展潜力。发展至今，基于AIE分子的传感器已经成功实现了对爆炸物、离子、气体、过氧化物和pH值等的快速检测[47-49]。重金属离子在自然界中难以被生物降解，而且对人体健康造成巨大伤害，因此对重金属离子的检测有利于保护环境和人体健康。Cu2+在人体的代谢过程起着重要的作用，过量摄入铜离子会引发多种疾病[50]。Tanaka等设计了一种Cu2+的高效检测方法[51]。通过将Cu2+和AIE化合物以及二甘醇二丙炔组成的混合液反应，由于铜离子络合之后使得AIE分子构型变得更为紧凑，所以AIE化合物分子在液体中紧密堆积，减弱了由于分子内的旋转散失的能量，荧光增强（图1.19），该AIE化合物的Cu2+检出限为20μmol/L。图1.19铜离子检测荧光探针Figure1.19FluorescentprobeforcopperiondetectionHg2+和Ag+具有剧毒，对生物体和环境具有严重危害[52]，张等利用四苯乙烯基序独特的聚集诱导发射（AIE）特性和分子的选择性结合能力，报道了Ag+和Hg2+的荧光“开启”化学传感器腺嘌呤（含Ag+）和胸腺嘧啶（含Hg2+）（图1.20），该AIE化合物对Ag+和Hg2+的检测限分别为0.34μmol/L和0.37μmol/L[53]。图1.20Ag+/Hg2+的特异结合荧光探针Figure1.20Thespecificbindingofadenine/thyminewithAg+/Hg2+近年来，人们对全球恐怖威胁和反恐活动的关注日益增加，迫切需要在安全筛查过程中对微量爆炸物及其前体进行快速且灵敏的检测。由于AIE材料在聚集态下的超放大效应，在爆炸物检测领域备受关注。唐等设计了一种纳米纤膜用于检测爆炸物蒸汽，表现出优异的检测能力[49]。于等发现了一种由孔隙率高，高比表面积的介孔材料作为负载基质的用于爆炸物检测的AIE体系[54]。该AIE复合物(TPE-SBA-15)（图1.21）对爆炸物PA的最低检测限为1.7mg/L[55]。Trogler等发现了一种由TPE修饰的发光低聚四苯基硅烷[56]，并实现了TNT在水溶液中的高灵敏检测，TNT检出极限为20ppb。当前，已知的用于爆炸物检测的AIE聚合物荧光探针最低检测限为0.027ppm[57]。另外，化学武器是世界深恶痛绝的，化学武器可快速危害人体健康甚至致人死亡，对化学武器的检测具有重要意义。吴等发现了一种可快速识别气态神经毒剂的方法[58]，荧光纸条通过将AIE分子物理吸附到试纸上，基于比色法检测毒气，当试纸暴露在毒气(DCP)蒸汽中时，荧光颜色会发生明显变化，检测限为1.82ppb，远低于公布的可危害生命或健康的浓度。图1.21介孔AIE分子检测体系Figure1.21MoleculardetectionsystemofmesoporousAIE1.2生物成像生物成像是在细胞尺度上对组织或细胞内的结构或细胞活动进行动态监测和研究的有效途径。其中，因为荧光分子的高灵敏度、多色荧光、操作简单等优点，荧光成像技术逐渐成为生物细胞示踪、疾病监测和手术定位的高效途径，与人类的健康息息相关。但是，传统荧光染料的ACQ效应阻碍了荧光成像的应用，此外量子点和金属络合物固有的细胞毒性也不适用于细胞成像。相比之下，AIE材料在聚集态下具有高效稳定的荧光、可修饰、生物相容性好等优点在生物和医药领域中展现出巨大的发展潜能，特别适用于细胞亚结构，如细胞器成像、细胞长期示踪成像和生物体内组织成像等。目前，科研工作者基于AIE材料已经开展了广泛的基础理论和生物应用研究工作，并取得了众多突出成果。赵及其课题组设计出一种新型红光AIE材料用于细胞监测[59]，实现了脂滴在细胞内的动态过程的观测。AIE荧光探针TPA-BTTDO将DSPE-PEG2000作为包覆基质，采用共沉淀法制备，探针具有优良的光稳定性、优异的生物相容性以及细胞特异结合性等优点。刘及其课题组基于红光AIE分子（TPETPAFN）采用DSPE-PEG作为包覆基质制备出新型的AIE纳米探针[60]，为了增加细胞穿透性，又进一步和穿膜肽（Tat）相结合，实现了细胞的长期追踪。钱及其课题组报道了一种新型的深红光AIE染料（DCDPP-2TPA）[61]，并通过F127包裹制备成AIE纳米探针。DCDPP-2TPANPs在1550nm处具有较大的三光子吸收横截面，基于此，成功实现了无需颅骨切开术的小鼠脑血管的穿颅显微成像（图1.22）。获得了不同垂直深度的脑血管组织的三光子荧光图像，并对颅骨下的血管结构进行了3D重建，甚至在颅骨下方深达300μm处仍可识别出2.4μm的小血管。图1.22对小鼠的血管的荧光成像的红光AIE材料Figure1.22RedlightAIEmaterialforfluorescenceimagingofbloodvesselsinmice参考文献[1]ReischA,KlymchenkoAS.Fluorescentpolymernanoparticlesbasedondyes:seekingbrightertoolsforbioimaging[J].Small,2016,12(15):1968-1992.[2]SahaML,YanX,StangPJ.Photophysicalpropertiesoforganoplatinum(II)compoundsandderivedself-assembledmetallacyclesandmetallacages:fluorescenceanditsapplications[J].AccountsofChemicalResearch,2016,49(11):2527-2539.[3]张双,秦安军,孙景志,等.聚集诱导发光机理研究[J].化学进展,2011,23(04):623-636.[4]LuoJ,XieZ,LamJW,etal.Aggregation-inducedemissionof1-methyl-1,2,3,4,5-pentaphenylsilole[J].ChemCommun(Camb),2001(18):1740-1741.[5]JablonskiA.EfficiencyofAnti-StokesFluorescenceinDyes[J].Nature,1933,131(3319):839-840.[6]陈国珍,.黄贤智,许金钩,等.荧光分析法[M].北京:科学出版社,1990,22.[7]FörsterT,KasperK.EinKonzentrationsumschlagderfluoreszenzdespyrens[J].ZeitschriftfürElektrochemie,BerichtederBunsengesellschaftfürphysikalischeChemie,1955,59(10):976-980.[8]Figueira-DuarteTM,MüllenK.Pyrene-basedmaterialsfororganicelectronics[J].ChemicalReviews,2011,111(11):7260-7314.[9]WatsonMD,FechtenkötterA,MüllenK.Bigisbeautiful−“aromaticity”revisitedfromtheviewpointofmacromolecularandsupramolecularbenzenechemistry[J].ChemicalReviews,2001,101(5):1267-1300.[10]彭邦银,许适当,池振国,等.压致变色聚集诱导发光材料[J].化学进展,2013,25(011):1805-1820.[11]吴群燕,彭谦,张天,等.聚集诱导发光现象的理论研究[J].中国科学:化学,2013,43(09):1078-1089.[12]HongY,LamJWY,TangBZ.Aggregation-inducedemission:phenomenon,mechanismandapplications[J].ChemicalCommunications,2009(29):4332-4353.[13]HongY,LamJWY,TangBZ.Aggregation-inducedemission[J].ChemicalSocietyReviews,2011,40(11):5361-5388.[14]MeiJ,LeungNLC,KwokRTK,etal.Aggregation-inducedemission:togetherweshine,unitedwesoar![J].ChemicalReviews,2015,115(21):11718-11940.[15]LeungNLC,XieN,YuanW,etal.Restrictionofintramolecularmotions:thegeneralmechanismbehindaggregation-inducedemission[J].Chemistry–AEuropeanJournal,2014,20(47):15349-15353.[16]ZhangG-F,ChenZ-Q,AldredMP,etal.Directvalidationoftherestrictionofintramolecularrotationhypothesisviathesynthesisofnovelortho-methylsubstitutedtetraphenylethenesandtheirapplicationincellimaging[J].ChemicalCommunications,2014,50(81):12058-12060.[17]ParrottEPJ,TanNY,HuR,e