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尽管有大量关于多用途聚集诱导发光分子(AIEgens)的报道,但提高其摩尔消光系数(MEC,ε≈103-104M-1cm-1)仍然是一个艰巨的挑战,这对实现其输出性能的上限构成了重大障碍。
在此,香港科技大学唐本忠教授、Jacky W. Y. Lam和大连理工大学樊江莉教授等人提出了一种“增强吸收库(aggrandizing absorption reservoir)”的方法来设计具有显著光子捕获能力的AIEgens,最终在短波红外(SWIR,900-1700 nm)发射和光热效应方面提高其输出性能。作者首次利用(双-(硼二氟)-8-咪唑并二吡咯甲烷)(BOIMPY)单元,通过使用苯并咪唑作为结合两个BF2单元的桥接配体,提供足够的刚性和强吸电子能力,制备了新型AIEgen(TPEB),其在828 nm处表现出高达1.29×105 M−1 cm−1的超高MEC。据作者介绍,这是近红外吸收的AIEgens中目前报告的最高MEC。由于其卓越的光子捕获能力,TPEB在SWIR区域表现出强烈的荧光和良好的光热效应。所制备的TPEB-NP成功应用于SWIR成像引导的光热抗肿瘤治疗,所提出的“强化吸收库”方法为设计用于生物医学应用的多功能AIEgens提供了新的指导方针。相关工作以“BOIMPY Scaffold: Accessing Ultrahigh Molar Extinction Coefficient AIEgen for SWIR Imaging-Guided Photothermal Cancer Ablation”为题发表在Advanced Functional Materials。
【文章要点】
为了进一步提高AIEgens的MEC,本文提出了一种名为“强化吸收库”的策略,以构建在近红外区域具有卓越光收集能力的AIEgens,并提高其在SWIR发射和光热效应方面的输出性能。作为概念验证,作者首次利用BOIMPY片段作为电子受体来制备新型AIEgens,该AIEgens在近红外区域具有更大的吸收能力(MEC高达105 M−1 cm−1)和较高的SWIR发射强度。在分子骨架中,BOIMPY片段通过使用苯并咪唑作为桥接配体结合两个BF2单元,提供了足够的刚性和强大的吸电子能力。同时,作者分别用四苯乙烯(TPE)和三苯胺(TPA)作为电子供体/分子内旋转体,直接整合到BOIMPY核心中,以抑制分子内π-π相互作用,最终制备了TPEB和TPAB两种AIEgens(图1)。
图1 BOIMPY受体的设计和TPEB的化学结构
正如预期的那样,TPEB和TPAB在SWIR区域分别表现出高达1.29×105 M−1 cm−1(828 nm)和1.01×105 M−1 cm-1(858 nm)的超高MEC,TPEB的量子产率为5.04%,TPAB的量子产率高达0.83%。这两种AIEgens还显示出高的光稳定性和良好的光热效应。系统的理论计算研究显示了TPEB和TPAB之间光物理性质的差异,阐明了BOIMPY支架受体的优异吸收率、适度扭曲的供体-受体-供体(D-A-D)结构和增强的RIM效应协同有利于TPEB的优异光物理性质。由于TPEB具有更好的优点,制备的TPEB NP成功应用于SWIR成像引导的光热肿瘤消融(图2)。总的来说,这项工作有望提供一个概念验证和一个有前景的策略,增强吸收储层以扩大输出性能,从而设计出新型多功能SWIR AIEgens,使其能够胜任多种生物医学应用。
图2 SWIR成像引导的光热疗法
原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202411838
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