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南华大学古天乐太阳娱乐集团tyc493(中国)有限公司 - 百度百科甄德帅教授课题组开发新型共价有机框架荧光材料实现活体中Fe3+含量监测
2024-01-10 18:23 文图/张鑫羽、甄德帅 审核/肖福兵 

近日,南华大学甄德帅教授课题组在生物大分子领域TOP期刊 International Journal of Biological MacromoleculesIF=8.2,中科院一区)杂志上发表了题为“A PEDOT enhanced covalent organic framework (COF) fluorescent probe for in vivo detection and imaging of Fe3+的学术论文,这是课题组近期在金属离子荧光检测方向取得的阶段性研究成果。甄德帅教授为第一作者,南华大学为第一单位和通讯单位。

 

Fe3+参与各种生物过程,如血氧转运、三磷酸腺苷生成和微量元素代谢,机体Fe3+含量对人体健康至关重要。荧光技术因其方便、高灵敏度、高选择性和低成本而得到广泛应用。共价有机框架(COFs)是由共价键连接的轻质元素组成的高结晶多孔有机聚合物,其固有的孔隙结构为分析物提供了纳米空间。迄今为止,基于COFFe3+荧光探针具有量子产率较低,生物相容性较差等缺陷。因此,设计具有高亮COF荧光探针用于灵敏、选择性地检测Fe3+,对生物和环境的分析应用具有重要的潜在价值和意义。

1. (A) PEDOT@COF 荧光探针的合成以及Fe3+的检测(B) 实际应用。

如图1所示,本研究通过 13,5-三(4-氨基苯基)苯(TAPB)与25-二甲氧基对苯二甲醛(DMTP)缩合反应形成了COF。随后,聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)在COF均匀的孔径内以原位固态聚合的方式合成了PEDOT@COF荧光探针。首先,通过透射电镜、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱等技术对复合材料的形貌结构、化学组成及分子结构进行了详细的探究。随后,通过绝对量子产率、辐射衰减率等测试对PEDOT@COF的光学性能进行探索。一方面,由于PEDOT中的噻吩单元增加了COF的电子辐射跃迁的数量,使得PEDOT@COF的辐射衰减率相较于单纯的COF高出2.2倍,从而具有更高的荧光强度。另一方面,PEDOT通过增强COF分子结构的刚性,使得绝对量子产率增长近3倍,从而具有更高的荧光效率。因此,PEDOT@COF相较于COF表现出更加优异的荧光性能。同时,Fe3+的浓度与PEDOT@COF荧光发射变化具有良好的线性关系,LOD0.82 μM。此外,通过紫外吸收光谱、荧光寿命等测量技术结合前线轨道理论,发现荧光猝灭现象是由内滤效应(IEF)、光诱导电子转移(PET)和静态淬灭(SQE)协同所致。最后,为了实现该测量技术的实用,我们成功开发了一种基于滤纸条的Fe3+检测器。共聚焦成像结果表明,PEDOT@COF可用于监测细胞、斑马鱼以及小鼠体内中的Fe3+水平(图2)。

2共聚焦荧光图像。AHeLa细胞;(B斑马鱼;(C小鼠

 

综上所述,本研究成功开发一种新型PEDOT@COF荧光探针,该探针能够很好地监测体内的Fe3+水平,是检测环境或生物体内Fe3+的潜在工具。

 

此次发表的成果是该课题组继Analytical Chemistry, Applied Catalysis B: Environmental, Food Chemistry, Chinese Chemical Letters, ACS Applied Materials Interfaces等国际领域著名期刊之后发表的又一重要研究成果。长期以来,甄德帅教授课题组面向健康危害预防和国家重大需求,聚焦于“典型环境污染物的健康危害及有效防控”,取得了一系列的科研成果,积极为保护生态环境和人民健康贡献力量。

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