新华日报
2018年08月08日
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第16版:科技周刊·苏创

当“荧光”射进血管,病变机体更清晰

小分子材料研究获重大进展

原创

不同波长的荧光是怎么发射出来的?在过去,要发射不同波长的荧光必须用到多种不同材料,而且发射红光到近红外光,只能依靠结构复杂的“大分子”。但是现在不一样了,只要用一种结构单一、便宜易得的“小分子”荧光染料,就能实现从绿光到近红外光的多重荧光发射。这是南京工业大学先进材料研究院黄岭教授、刘志鹏副教授与南京大学沈珍教授合作,深度研究小分子材料获得的最新重大成果,相关论文日前发表在《自然·通讯》上。

“课题组利用一种有机小分子——经过芳基修饰的氟硼荧光染料,首次实现了从绿光到近红外光的多重荧光发射。”据论文第一作者、南京工业大学博士后田丹和硕士研究生齐芬(现为南京大学博士研究生)介绍,所获得的染料分子在溶液中可发出绿色的单分子荧光,然而在聚集态下,同时存在从红光到近红外的多重荧光发射。更令人惊奇的是,不仅可以根据不同需要选用不同波长的激光光源,激发出从绿光到近红外光不同波长的荧光,而且被激发出的绿光能量,可以依次传递给黄光、橙光、红光、近红外光,不同波长的荧光之间竟然存在着“多米诺”式的能量转移过程。正因为这样,以后若想获得近红外光,就可利用绿光激发,继而通过这样的能量转移就能得到了,而不是像以往那样必须要用红光或近红外光才能获得。

由于存在这样的“多米诺”式能量转移过程,当一束高能量的光打过来时,能量就会被逐级缓解、释放掉,这样对被照射的物体就能起到一种保护作用,不会产生损伤。

传统发光理论认为,“小分子”只能发出蓝光或绿光,只有结构复杂的“大分子”才能发出红光或者近红外光。现在,课题组的新发现颠覆了传统发光理论。这些结果都表明,小分子荧光染料在聚集后的发光行为,和单分子发光的行为大为不同,远超人们的认知。

据了解,这种小分子荧光染料有望应用在新一代照明显示、生物成像、疾病诊疗等领域。譬如,若用于电视屏幕,只用这一种材料就可使屏幕色彩更丰富、更鲜艳;若将这种小分子放入细胞,就能利用多重发射的荧光信号,观测到细胞内部各部分的工作过程;若将这一小分子染料放进血管,医生透过血管中荧光信号的变化,就可以更清晰地看到机体中的病变部分,对于医生做出更准确的疾病诊断大有裨益。

本报通讯员 周 伟

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