近日，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所超分子光化學(xué)實驗室的研究團隊研發(fā)出新型超分子聚合物比率式納米氧氣傳感器。

構(gòu)建新型超分子聚合物比率式納米氧氣傳感器的基元分子及檢測原理

氧（O2）在很多生物體系的生理及病理學(xué)過程中起著重要的作用。乏氧與各種疾病相關(guān)，例如癌癥的生長、神經(jīng)紊亂、心血管疾病等。因此，活細胞和組織內(nèi)對氧水平的檢測和成像對于癌癥的診斷、理解細胞功能和疾病的病原具有關(guān)鍵作用。在比率式光學(xué)氧氣傳感器中，氧的含量是通過傳感器不同位置的發(fā)光比例確定，具有較好的準確性、抗背景干擾性，并允許在細胞和組織內(nèi)實時高分辨地進行測定和成像，在生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著較好的應(yīng)用前景。

基于前期對超分子聚合物發(fā)光納米粒子的研究，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所超分子光化學(xué)實驗室的研究團隊于近期研發(fā)出新型超分子聚合物比率式納米氧氣傳感器。與目前基于小分子、共軛聚合物、量子點等比率式氧氣傳感器不同，該研究團隊巧妙地將具有雙四重氫鍵的卟啉作為磷光指示劑、二羰基氟硼化合物作為熒光參比、二苯基蒽作為骨架分子，并通過四重氫鍵作用將三種單體組裝成在水中均勻分散的超分子聚合物納米小球。其對氧氣具有極好的比率式響應(yīng)性，并適用活細胞內(nèi)氧含量的比率式檢測。這種納米傳感器制備簡單，功能和尺寸易調(diào)節(jié)，具有良好的檢測可逆性、儲存穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性，利于細胞的攝入與分布，易于生物降解，將有望發(fā)展成為具有復(fù)合功能的傳感器。

這一成果近期發(fā)表在《先進功能材料》上（Adv.Funct.Mater.2016,26,5419–5425），并被選為backcover。文章的通訊作者為理化所副研究員陳玉哲，第一作者為碩士生王瑞芳。

基于類似的設(shè)計思想，研究團隊成員合成了具有雙四重氫鍵的二聯(lián)吡啶鉑配合物，細致研究了其在溶液中形成超分子聚合物的機制、光物理性能，并制備了可應(yīng)用于磷光壽命成像的磷光超分子聚合物納米顆粒。（Chem.Eur.J.2016）此外，該團隊成員還成功利用四重氫鍵調(diào)節(jié)了純有機化合物的單重態(tài)-三重態(tài)的雙向能量傳遞（J.Phys.Chem.C.2016）。

相關(guān)工作得到國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃和國家自然科學(xué)基金委的資助。