2023-08-21
【學術亮點】通過 AIE 活性膠束狀奈米聚集體的自組裝開關可調式螢光
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Intelligent Detection: Smart Agriculture Detection System【Graduate Institute of Biomedical Engineering / Cheng-Chung Chang / Professor】
智慧檢測：智慧農業檢測系統【生醫工程研究所張健忠教授】
上架日期2023-06-09
智慧檢測：智慧農業檢測系統【生醫工程研究所張健忠教授】
| 論文篇名 | 英文：Tunable Fluorescence via Self-Assembled Switching of AIE-Active Micelle-like Nanoaggregates 中文：通過 AIE 活性膠束狀奈米聚集體的自組裝開關可調式螢光 |
| 期刊名稱 | International Journal of Molecular Sciences |
| 發表年份, 卷數, 起迄頁數 | 2023, 24(12), 9941 |
| 作者 | Amal Farghal Noreldein Elsyed, Gah-Lai Wong, Mohamed Ameen, Min-Wei Wu, Cheng-Chung Chang(張健忠)* |
| DOI | 10.3390/ijms24129941 |
| 中文摘要 | 兼具聚集誘導發射增強(AIEE)和分子內電荷轉移(ICT)特性的化學結構引起了許多研究人員的關注。最近，對可調AIEE和ICT螢光團的需求不斷增加，這些螢光團可以通過調整介質極性來呈現與構象變化相關的發射顏色。在本研究中，我們設計並合成了一系列4-烷氧基苯基取代的1,8-萘二甲酸酐衍生物NAxC，利用Suzuki偶聯反應構建具有不同碳鏈長度(x)烷氧基取代基的供體-受體(D-A)型螢光團。(x = NAxC中的1、2、4、6、12)。為了解釋具有較長碳鏈的分子在水中顯示出異常螢光增強的觀察結果，我們研究了光學性質，並通過溶劑效應結合Lippert-Mataga圖評估了它們的局部激發(LE)和ICT狀態。然後，我們探索了這些分子在水-有機(W/O)混合溶液中的自組裝能力，並使用螢光顯微鏡和掃描式電子顯微鏡觀察了其奈米結構的形態。結果表明，NAxC, x = 4, 6, 12表現出不同程度的自組裝行為以及相應的聚集誘導發射增強(AIEE)進展。同時，通過調節混合溶液中的水比例，可以獲得不同的奈米結構和相應的光譜變化。也就是說，NAxC化合物根據極性、水比和時間變化在LE、ICT和AIEE之間呈現不同的轉變。我們將NAxC設計為表面活性劑的構效關係(SAR)，以證明AIEE來自膠束狀奈米聚集體的形成，這導致從LE態到ICT態的轉移受到限制，膠束的形成導致發射藍移並增強聚集狀態的強度。其中，NA12C最容易形成膠束，螢光增強最明顯，會因奈米聚集轉變而隨時間發生轉變。 |
| 英文摘要 | Chemical structures bearing a combination of aggregation-induced emission enhancement (AIEE) and intramolecular charge transfer (ICT) properties attracted the attention of many researchers. Recently, there is an increasing demand to pose tunable AIEE and ICT fluorophores that could present their conformation changes-related emission colors by adjusting the medium polarity. In this study, we designed and synthesized a series of 4-alkoxyphenyl-substituted 1,8-naphthalic anhydride derivatives NAxC using the Suzuki coupling reaction to construct donor–acceptor (D-A)-type fluorophores with alkoxyl substituents of varying carbon chain lengths (x = 1, 2, 4, 6, 12 in NAxC). To explain the observation that molecules with longer carbon chains revealed unusual fluorescence enhancement in water, we study the optical properties and evaluate their locally excited (LE) and ICT states by solvent effects combined with Lippert–Mataga plots. Then, we explored the self-assembly abilities of these molecules in water-organic (W/O) mixed solutions and observed the morphology of its nanostructure using a fluorescence microscope and SEM. The results show that NAxC, x = 4, 6, 12 show different degrees of self-assembly behaviors and corresponding aggregation-induced emission enhancement (AIEE) progresses. At the same time, different nanostructures and corresponding spectral changes can be obtained by adjusting the water ratio in the mixed solution. That is, NAxC compounds present different transitions between LE, ICT and AIEE based on the polarity, water ratio and time changes. We designed NAxC as the structure–activity relationship (SAR) of the surfactant to demonstrate that AIEE comes from the formation of micelle-like nanoaggregates, which causes a restriction of the transfer from the LE state to the ICT state, and micelle formation results in a blue-shift in emission and enhances the intensity in the aggregate state. Among them, NA12C is most likely to form micelles and the most obvious fluorescence enhancement, which will switch over time due to the nano-aggregation transition. |
| 發表成果與AI計畫研究主題相關性 | 多功能生物標記物： 創建一種基於AIE活性膠束狀奈米聚集體的多功能生物標記物，可以應用於生物醫學研究和臨床診斷。這些奈米聚集體可以被設計成在特定的生物環境中進行自組裝，並根據不同的生物分子或條件產生不同的螢光信號。 AI控制和優化： 將人工智能應用於這個系統中，可以實現對這些奈米聚集體的自組裝和螢光調控進行精確的控制和優化。AI可以用來分析實驗數據，預測不同參數對奈米聚集體自組裝的影響，並提供最佳化的建議。 應用於細胞成像和疾病診斷： 這種奈米聚集體可以標記在細胞中的特定生物分子，例如腫瘤標誌物。AI 可以根據螢光信號的變化，實時監測細胞的狀態，並提供關於細胞健康和疾病狀態的信息。這對於疾病的早期診斷和監測可能具有重要意義。 |
