磷光响应不受氧气猝灭干扰的双发射铱配合物磷光探针

磷光铱配合物因具有较长的发射寿命、敏感的激发态特性、可调控的细胞摄取和靶向细胞器能力，被广泛用于生物探针和细胞成像等领域。然而，铱配合物探针的三线态激发态易与氧气分子发生能量传递而猝灭，利用磷光进行分析物检测受到环境氧气浓度的干扰。近日，南京邮电大学的赵强教授和张寅教授团队通过限制铱配合物激发态内转换过程，提出了一种双发射磷光探针普适性设计策略，并成功设计合成了一种具有双发射特性、不受氧气猝灭干扰的对铜离子响应的铱配合物磷光探针。

与大多单波长发射探针不同，所合成的配合物在493 ~ 520 nm和598 ~ 615 nm处分别表现出高能量（HE）绿色和低能量（LE）红色的双发射带，氧气浓度的变化仅仅影响绿色磷光的强度和寿命，而红色磷光选择性被铜离子猝灭。在不同氧气和铜离子浓度条件下，配合物呈现出肉眼可识别的明显的磷光颜色变化。通过实验数据以及理论计算分析，绿色和红色磷光分别归属于配体内以及金属配体间电荷转移态。绿色磷光因其更长的发射寿命，从而有更大的机会与附近的氧分子发生碰撞引起猝灭；红色磷光在结合顺磁性铜离子后被选择性猝灭，该过程具有良好的选择性和可逆性。

在活细胞成像中，随着氧浓度的增加，HE绿色磷光强度逐渐减弱，寿命逐渐缩短，而LE红色磷光强度与寿命几乎不变。在0-80%不同氧浓度下，配合物红色磷光均对铜离子表现出灵敏响应。细胞内HE和LE发射相对强度的分析清楚地表明，它们分别对氧气和铜离子独立地响应，没有串扰。磷光寿命成像分析进一步验证了氧气和铜离子引起的猝灭分别是动态和静态过程。

该工作是第一例在两个不同波长下对氧猝灭和分析物响应的磷光分子探针，证明了双发射磷光配合物作为生物探针的显著优势，其磷光对目标分析物的响应不受氧猝灭的干扰，为理解磷光探针响应行为提供了新的见解，为磷光探针的设计提供了新的思路。

相关成果发表在Angewandte Chemie International Edition 上。第一作者为南京邮电大学的本科生朱荣寄、博士研究生戴佩伶、杨俊，文章通讯作者为南京邮电大学的张寅教授、李咏华教授、赵强教授。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Dual-emissive Iridium(III) Complexes as Phosphorescent Probes with Orthogonal Responses to Analyte Binding and Oxygen Quenching 

Rongji Zhu, Peiling Dai, Jun Yang, Jie Zhou, Jin Zhang, Kenneth Yin Zhang, Yonghua Li, Shujuan Liu, Kenneth Kam-Wing Lo, and Qiang Zhao

Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202309178 

通讯作者简介

赵强教授，博士生导师，南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院院长，有机电子与信息显示国家重点实验室副主任，国家杰出青年科学基金获得者、教育部“长江学者奖励计划”青年学者、全国高校黄大年式教师团队负责人，主要从事有机与柔性电子领域研究。近年来在Sci. Adv.、Nat. Commun.、Chem. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等期刊发表高质量论文100余篇，获国家自然科学奖二等奖、教育部自然科学奖一等奖、江苏省科学技术奖一等奖、江苏省青年科技杰出贡献奖等多项科技奖励。

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