多功能的AIE聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料IQ Cm用于快速分別三種病原體

能夠在視覺上識(shí)別病原體對(duì)于實(shí)現(xiàn)臨床快速診斷來說具有重要意義。唐本忠院士開發(fā)了一種對(duì)微環(huán)境敏感的聚集誘導(dǎo)發(fā)光體材料 (AIEgen) IQ Cm，并將其用于對(duì)對(duì)革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌和真菌的快速識(shí)別。

在這項(xiàng)工作中，我們?cè)O(shè)計(jì)并制備了一種新的陽離子AIE活性分子，具有扭曲和延伸的供體–π–受體(D–π–A)結(jié)構(gòu)，命名為IQ–Cm，用于直觀識(shí)別病原體類型。在結(jié)構(gòu)上，IQ–Cm由三部分組成:二苯基異喹啉(IQ)單元、香豆素衍生(Cm)部分和苯基接頭(方案1b)。智商部分具有高度扭曲的分子結(jié)構(gòu)，并作為AIE活性基團(tuán)引入。此外，其固有的陽離子結(jié)構(gòu)允許智商作為強(qiáng)電子受體和陰性病原體表面的靶向基團(tuán)。由于許多香豆素衍生物具有膜活性，香豆素的引入有助于智商-Cm與病原體膜的**相互作用。一個(gè)二乙基氨基連接在香豆素上作為強(qiáng)電子給體。然后，使用一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的芳香苯基作為智商和Cm之間的連接體，產(chǎn)生一個(gè)延伸和扭曲的D–π–A結(jié)構(gòu)，這使得IQ-Cm在AIE和TICT擁有突出的資產(chǎn)。在三種病原體的外殼和細(xì)胞質(zhì)成分的內(nèi)在結(jié)構(gòu)差異的驅(qū)動(dòng)下，IQ–Cm選擇性地位于它們的不同部位，感知周圍不同的微環(huán)境，從而成功地將病原體信息轉(zhuǎn)化為細(xì)胞水平的熒光顏色(方案1c)，實(shí)現(xiàn)肉眼快速辨別。此外，我們還展示了智商-厘米在快速病原體診斷實(shí)踐中的潛力，如快速UTI診斷、醫(yī)院獲得性感染的視覺監(jiān)測和霉菌的肉眼檢測。

IQ–Cm的合成和光物理性質(zhì)

IQ-Cm的合成通過鈴木偶聯(lián)的兩個(gè)連續(xù)步驟和一鍋多組分反應(yīng)很容易實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)率高達(dá)84%(方案2)。詳細(xì)的合成程序在環(huán)境影響報(bào)告書中有所描述。+智商–Cm的化學(xué)結(jié)構(gòu)完全由以下特征表征1核磁共振，13核磁共振和HRMS(圖S1-S3+)并通過x光單晶分析證實(shí)(方案2和S1桌+)。

（1）IQ Cm具有扭曲的供體-受體和多轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，因此它也有著扭曲的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(TICT)和對(duì)病原體微環(huán)境敏感的AIE特性。在病原菌內(nèi)在結(jié)構(gòu)差異的驅(qū)動(dòng)下，IQ Cm會(huì)選擇性地定位于三種病原菌的不同位點(diǎn)，并產(chǎn)生三種肉眼可識(shí)別的發(fā)射光顏色。其中，革蘭氏陰性菌為淡粉色，革蘭氏陽性菌為橙紅色，而真菌為明黃色。因此，實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)IQ Cm產(chǎn)生的熒光進(jìn)而在熒光顯微鏡下直接區(qū)分這三種病原體。

（2）此外，實(shí)驗(yàn)也證明了IQ Cm可作為快速診斷尿路感染、及時(shí)監(jiān)測醫(yī)院內(nèi)感染過程和快速檢測食品中的霉菌的可視化探針。綜上所述，這種基于單一AIEgen的可視化成像策略也為快速檢測病原體和床旁診斷提供了一個(gè)新型平臺(tái)。

Chengcheng Zhou. et al. One stone, three birds: one AIEgen with three colors for fast differentiation of three pathogens. Chemical Science. 2020

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