Chem. Eur. J. ：水相环境中应用主客体化学以增强经典荧光团的发射强度

苏州大学功能染料实验室针对有机小分子荧光染料在含水环境中荧光减弱甚至猝灭这一问题，提出了一种基于主客体相互作用以提高染料分子在水溶液中荧光强度的设计策略，研究证明该策略对改善不同荧光团在水溶液中的荧光性能具有通用性。

图1.染料Coum-Ad、ER-NPAd2、NR-Ad结构式及其在水溶液中与M-β-CD络合荧光光谱图及荧光图片（365 nm）。

与有机溶剂相比，有机荧光小分子在高极性的水介质中易发生扭曲分子内电荷转移（TICT）和聚集诱导猝灭（ACQ），导致其荧光性能大大减弱，这严重阻碍了荧光染料在含水环境中的成像应用。为了解决这一问题，作者引入主客体化学的概念，将水溶性甲基-β-环糊精（M-β-CD）作为主体分子，设计一系列亚甲基金刚烷基团作为助色团的客体荧光分子（图1），在M-β-CD存在的情况下，染料分子在水中的相对荧光量子产率可以达到83.6%，能与其在有机溶剂中相媲美，相对应的荧光寿命也得到明显提高。

图1. (A) 染料Coum-Ad、NP-Ad、NR-Ad和金刚烷基团Ad的结构式；(B) 超分子纳米荧光粒子形成示意图。

研究表明，甲基-β-环糊精主体分子与荧光客体分子在水中发生相互作用，疏水性的金刚烷基团与甲基-β-环糊精的疏水空腔高度匹配，在水溶液中进行主客体络合，形成具有两亲性的主客体络合物，并进一步自组装形成超分子荧光纳米粒（FSNPs）（图2B）。除此之外，作者利用萘酰亚胺荧光团的易修饰性，进一步设计并合成了一系列具有不同细胞器靶向性的客体荧光分子organelle-NPAds，并利用主客体之间的分子间氢键，将络合常数进一步提升至4.53×10⁵ M^-1，细胞成像实验表明，在探针浓度较低情况下，加入M-β-CD共培养之后，成功实现了细胞内荧光增强。该策略为解决有机荧光染料在水溶液中荧光性能差的问题提供了一种新的方法，拓宽了有机染料分子在含水环境中荧光检测和成像方面的应用。

论文信息

Fluorescence Enhancement of Adamantane-Modified Dyes in Aqueous Solution via Supramolecular Interaction with Methyl-β-cyclodextrin and Their Application in Cell Imaging

Hong-Jiao Liu, Gang Zhang, Prof. Dr. Yu-Jie Xu, Prof. Dr. Ru Sun, Prof. Dr. Jian-Feng Ge

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202302782