好文荐读 | 基于二噻吩硅咯的共轭聚合物的合成及其短波近红外荧光性质的表征

研究背景

在进行荧光成像时，生物组织中的许多内源性物质，例如黑色素、血红蛋白、脱氧血红蛋白、胆红素等，在可见光区域都有吸收和散射，这会降低光的穿透性，对成像效果产生不利影响。在短波红外（SWIR，900-1700 nm）波段，血液和组织对其吸收和散射较弱，因此SWIR荧光通常具有更深的穿透深度，用于活体成像时可显示出更高的信噪比。理想的SWIR荧光探针应该在短波红外区域具有良好的生物相容性、较高荧光量子效率以及可调节的激发和发射波长。

内容简介

聚集淬灭是造成共轭聚合物荧光量子效率低的主要原因之一。本文中，为了减弱聚合物荧光聚集淬灭，作者在设计聚合物结构时做了两点设计，首先，使用具有sp3杂化Si的二噻吩并硅咯（DTS）作为给体单元来构建D-A型聚合物PDTSDTBT；其次，聚合物主链上的所有烷基侧链均采用支链结构。这些设计将增加聚合物链之间的距离并减弱聚集淬灭，这有助于获得较高的荧光量子效率。

图文导读

图1. (a) 纳米沉淀法示意图 (b) PDTSDTBT的合成

聚合物合成后，采用纳米沉淀制备共轭聚合物纳米颗粒（图1a），制得的纳米颗粒DLS水合直径130 nm左右。纳米颗粒的直径每周测试一次，持续监测两个月，其直径基本不变，纳米颗粒可稳定存在。

图2. PDTSDTBT纳米颗粒水溶液的吸收光谱(a)和荧光光谱(b)

PDTSDTBT纳米颗粒水溶液的吸收峰位于626 nm处，发射峰（808 nm激发）位于924 nm处（图2）。以IR 26为参照物，测得PDTSDTBT 纳米颗粒的量子产率为0.53％。

图3. 裸鼠SWIR荧光成像. 注射PDTSDTBT纳米颗粒后5 min（上）和4 h（下）的SWIR荧光成像

通过尾静脉注射将PDTSDTBT纳米颗粒注射入至裸鼠体内。5 min后，裸鼠的血管清晰成像（图3上）。随着血液循环，PDTSDTBT纳米颗粒在肝脏、脾脏中的逐渐聚集。注射约4 h后，在裸鼠体内观察到明显的荧光信号（图3下）。随着血液循环，纳米颗粒继续在肝脏和脾脏中聚集，24小时后荧光仍然很强。注射了纳米颗粒的裸鼠继续喂养两个月，无异常。这表明，纳米颗粒在裸鼠体内是稳定的，并且基本无毒性。

图 4. PDTSDTBT纳米颗粒水溶液的光热性质([nanoparticles] = 100 μg·mL-1, 660 nm, 1 W·cm-2). (a) PDTSDTBT纳米颗粒水溶液温度随照射时间变化曲线；(b) 照射90, 180, 270, 360, 450 s 后PDTSDTBT纳米颗粒水溶液热成像图

激光照射后PDTSDTBT纳米颗粒水溶液温度可升至45°C，这一温度足以杀死癌细胞。本纳米颗粒可用于光热疗法，有望实现诊疗一体。