可见光调控的二芳基乙烯荧光分子开关超分辨荧光成像探针

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51603078
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0310.其他有机高分子功能材料
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

For the conventional diarylethenes, there are a series of limitations for their application as they must rely on the ultraviolet (UV) light source which is harmful. To solve the above problem, we will focus on the design and synthesis of the visible-light-actived photoswitchable fluorescent diarylethenes in this proposal. By connecting visible-light sensitizer groups with diarylethene conjugate, the ring-closing photo-isomerization will be responded on visible light irradiation. The improvement of photochromism properties will be completed by changing the regulating groups on the other terminal of diarylethene core. We will link optimized visible-light-actived photochromism structures on fluorescent groups via different spacers to construct visible-light-actived photoswitchable fluorescent diarylethenes. The regulatory mechanism for how regulating-groups affect the fluorescence photoswitching properties will be explored. In order to dramatically improve the fluorescence photoswitching ability, two to four visible-light-actived photochromic diarylethene groups will be integrated on one fluorescent core through the optimized spacers. This kind of high performance photowitchable fluorescent molecules can be directly used as super-resolution imaging probes, or transformed to polymerizable monomers by a further derivatization before use. These photowitchable fluorescent monomers will be copolymerized with targeting-monomer and other functional monomer to produce photowitchable fluorescent plolymer probes with targeting ability and good compatibility. They will be used for in situ and real-time super resolution imaging of both biological and materials with nanostructures. The accomplishment of this proposed research is expected to deepen the understanding of the all-visible-light-actived fluorescence photoswitching behaviors, and provide a new generation of fluorescent photoswitching dyes for the practical applications such as in situ real-time super-resolution imaging.
针对常规二芳基乙烯荧光开关依赖于紫外光源的局限性,本申请项目聚焦于全可见光调控的二芳基乙烯荧光分子开关的创新设计与合成。采用可见光敏化基团与二芳基乙烯共轭相连的方法实现光异构化闭环反应对可见光的响应,并通过二芳基母核上另一端的调控基团来实现光致变色性能的调控。将优化后的光致变色单元与荧光团通过不同间隔基团进行连接,构造出可见光调控的荧光开关分子,研究间隔基团对荧光开关性能的调控机制。将多个可见光敏化的光致变色单元通过最优的间隔基团连接到单个荧光基团上,构造出超高荧光开关比的分子结构。将这些高性能荧光分子开关直接使用或进一步衍生化为可聚合的单体,与水溶性单体、靶向性单体等功能单体共聚制备具有靶向性且相容性良好的聚合物荧光开关探针,并用于生物或材料微纳结构的超分辨成像研究。该项目的实施将加深对二芳基乙烯的荧光开关行为受可见光调控的科学认识,为实时超分辨成像等实际应用提供新一代的荧光开关染料。

结项摘要

二芳基乙烯荧光分子开关普遍存在光异构闭环反应依赖于紫外光激发的问题,严重制约了其在实际中的广泛应用。鉴于此,本项目设计并合成了一系列高性能可见光响应的二芳基乙烯荧光分子开关,并详细研究了它们的光致变色性质和构效关系,提出了基于四苯基乙烯、三芳胺等给电子可见光敏化基团共轭连接二芳基乙烯来延长闭环反应响应波长的基本策略。特别地,三苯胺炔基共轭修饰的二芳基乙烯对可见光具有极高的响应性,405 nm波长光照下,开环态二芳基乙烯“准定量”转化为闭环态。通过多二芳基乙烯取代的方式,方便地构造出了多种具有高荧光开关比的全可见光调控的二芳基乙烯分子,在405 nm光照下实现了1000 : 1以上的荧光开关对比度,极大地满足了实际应用的需求。利用其优异的荧光开关性能,在仅使用可见光源的情况下成功实现了超分辨成像,获得了完整且精细的纳米结构形貌,分辨率突破30 nm,有效避免了紫外光源带来的成像系统兼容性问题和对样品与操作者的危害性,具有广泛的应用前景和实用价值。本项目对二芳基乙烯依赖紫外光源的问题提了重要的解决思路,为未来新型可见光响应荧光开关探针的设计及其超分辨成像应用提供了重要的指导意义。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
Geminal cross-coupling synthesis, ion-induced emission and lysosome imaging of cationic tetraarylethene oligoelectrolytes
阳离子四芳基乙烯寡电解质的双子交叉偶联合成、离子诱导发射和溶酶体成像
  • DOI:
    10.1039/c8cc00533h
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chemical Communications
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Zhou Qi-Yuan;Xin Bo;Wang Ya-Long;Li Chong;Chen Ze-Qiang;Yu Qi;Huang Zhen-Li;Zhu Ming-Qiang
  • 通讯作者:
    Zhu Ming-Qiang
Photoplastic Self-Healing Polyurethane Springs and Actuators
光塑料自修复聚氨酯弹簧和执行器
  • DOI:
    10.1021/acs.chemmater.9b00983
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Chemistry of Materials
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Xiang Shi-Li;Hua Qiong-Xin;Zhao Peng-Ju;Gong Wen-Liang;Li Chong;Zhu Ming-Qang
  • 通讯作者:
    Zhu Ming-Qang
Ultrasensitive water sensors based on fluorenone-tetraphenylethene AIE luminogens
基于芴酮-四苯乙烯 AIE 发光体的超灵敏水传感器
  • DOI:
    10.1039/c7qm00172j
  • 发表时间:
    2017-09-01
  • 期刊:
    MATERIALS CHEMISTRY FRONTIERS
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Chen, Tao;Chen, Ze-Qiang;Zhu, Ming-Qiang
  • 通讯作者:
    Zhu, Ming-Qiang
PEGylated Perylenemonoimide-Dithienylethene for Super-Resolution Imaging of Liposomes
用于脂质体超分辨率成像的聚乙二醇化苝单酰亚胺-二噻吩乙烯
  • DOI:
    10.1021/acsami.6b15076
  • 发表时间:
    2017-03-29
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Liu, Jun-Xia;Xin, Bo;Zhu, Ming-Qiang
  • 通讯作者:
    Zhu, Ming-Qiang
Photoswitchable Self-Assembly/Disassembly of Near-Infrared Fluorophores
近红外荧光团的光切换自组装/拆卸
  • DOI:
    10.1002/chem.201803896
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chemistry - A European Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xie Nuo-Hua;Li Chong;Chen Ying;Chen Tao;Liu Zhitian;Zhu Ming-Qiang
  • 通讯作者:
    Zhu Ming-Qiang

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其他文献

基于磁致伸缩材料的电机研究进展
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    李冲;鹿存跃;马艺馨
  • 通讯作者:
    马艺馨
铁过载对原代神经元衰老的影响
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    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    青岛大学学报(医学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李冲;陈蕾蕾;谢俊霞
  • 通讯作者:
    谢俊霞
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用于多相反应的具有分形结构的三维打印整体反应器
  • DOI:
    10.1002/aic.17298
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    AIChE Journal
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    孙雪艳;王志刚;李冲;张利静;杨文博;陶胜洋
  • 通讯作者:
    陶胜洋
The Schauder fixed point theorem in geodesic spaces
测地空间中的 Schauder 不动点定理
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    10.1016/j.jmaa.2014.03.002
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Lopez G.
基于QC-LDPC码的双公钥Niederreiter密码方案
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李冲;韩益亮
  • 通讯作者:
    韩益亮

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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