理化所研发出新型超分子聚合物比率式纳米氧气传感器

氧（O₂）在很多生物体系中的生理及病理学过程中起着重要的作用。乏氧与各种疾病相关，例如癌症的生长、神经紊乱、心血管疾病等。因此，活细胞和组织内对氧水平的检测和成像对于癌症的诊断，理解细胞功能和疾病的病原起着关键的作用。在比率式光学氧气传感器中，氧的含量是通过传感器不同位置的发光比例确定，具有较好的准确性、抗背景干扰性，并允许在细胞和组织内实时高分辨的进行测定和成像，在生物和医学领域有着较好的应用前景。

构建新型超分子聚合物比率式纳米氧气传感器的基元分子及检测原理

基于前期对超分子聚合物发光纳米粒子的研究，中国科学院理化技术研究所超分子光化学实验室的研究团队研发了新型的超分子聚合物比率式纳米氧气传感器。与目前基于小分子、共轭聚合物、量子点等比率式氧气传感器不同，该研究团队成员巧妙地将具有双四重氢键的卟啉作为磷光指示剂、二羰基氟硼化合物作为荧光参比、二苯基蒽作为骨架分子，并通过四重氢键作用将三种单体组装成在水中均匀分散的超分子聚合物纳米小球。其对氧气具有极好的比率式响应性，并适用活细胞内氧含量的比率式检测。这种纳米传感器制备简单，功能和尺寸易调节，具有良好的检测可逆性、储存稳定性、光稳定性，利于细胞的摄入与分布，易于生物降解，将有望发展成为具有复合功能的传感器。

这一成果近期发表在《Advanced Functional Materials》上（Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 5419-5425）^[1]，并被选为back cover。文章的通讯作者是中科院理化技术研究所的陈玉哲副研究员（点击查看介绍），第一作者为硕士生王瑞芳。

基于类似的设计思想，研究团队成员合成了具有双四重氢键的二联吡啶铂配合物，细致研究了其在溶液中形成超分子聚合物的机制、光物理性能，并制备了可应用于磷光寿命成像的磷光超分子聚合物纳米颗粒（Chem. Eur. J., 2016, DOI: 10.1002/chem.201603467）^[2]。此外，该团队成员还成功利用四重氢键调节了纯有机化合物的单重态-三重态的双向能量传递（J. Phys. Chem. C., 2016, 120, 16507-16515）^[3]。

相关工作得到了国家重点基础研究发展计划和国家自然科学基金委的资助。

参考文献：

1. 该论文作者为：Rui-Fang Wang, Hui-Qing Peng, Peng-Zhong Chen, Li-Ya Niu, Jian-Feng Gao, Li-Zhu Wu, Chen-Ho Tung, Yu-Zhe Chen, Qing-Zheng Yang

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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201601831/full

A Hydrogen-Bonded-Supramolecular-Polymer-Based Nanoprobe for Ratiometric Oxygen Sensing in Living Cells

Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 5419-5425, DOI: 10.1002/adfm.201601831

2. 该论文作者为：Fang-Wei Liu, Li-Ya Niu, Yong Chen, Vaidhyanathan Ramamurthy, Li-Zhu Wu, Chen-Ho Tung, Yu-Zhe Chen, Qing-Zheng Yang

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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.201603467/full

A Phosphorescent Platinum(II) Bipyridyl Supramolecular Polymer Based on Quadruple Hydrogen Bonds

Chem. Eur. J., 2016, DOI: 10.1002/chem.201603467

3. 该论文作者为：Ya-Zhi Ma, Hongyan Xiao, Xiao-Feng Yang, Li-Ya Niu, Li-Zhu Wu, Chen-Ho Tung, Yu-Zhe Chen, Qing-Zheng Yang

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http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.6b05437

Bidirectional Singlet and Triplet Energy Transfer via the 2-Ureido-4[1H]-pyrimidinone Quadruple Hydrogen-Bonded Module

J. Phys. Chem. C, 2016, 120, 16507-16515, DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b05437

研究团队简介

吴骊珠研究员、佟振合院士领导的超分子光化学实验室长期从事超分子光化学的研究，在超分子体系中的光诱导能量传递、电子转移，化学与能源转换等领域做出了突出的成果，曾获国家自然科学二等奖。

陈玉哲副研究员

http://www.x-mol.com/university/faculty/26791