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  熒光成像技術(shù)具有非侵入性和快速響應(yīng)等優(yōu)勢，近年來已經(jīng)成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和材料科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)可視化研究的重要工具之一。然而，值得注意的是，對于傳統(tǒng)的光學(xué)顯微成像技術(shù)而言，阿貝極限的存在嚴(yán)重限制了其成像分辨率的提高。而超高分辨成像技術(shù)的提出，如受激輻射損耗技術(shù) (Stimulated Emission Depletion Microscopy, STED)，則為解決上述問題提供了有效途徑。目前用于STED超高分辨成像技術(shù)的熒光材料主要包括量子點等無機材料體系及有機熒光材料體系。相較于無機材料，雖然有機熒光材料具有化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、大斯托克斯位移及良好的發(fā)光可調(diào)性能，但是其光學(xué)穩(wěn)定性能較差及聚集熒光淬滅的問題嚴(yán)重限制了該類材料在超高分辨成像及長程動態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域的深入應(yīng)用研究。

圖1. 聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料DP-TBT的納米螺旋組裝體掃描電鏡示意圖 (A: 0 h; B: 12 h; C: 24 h)；基于DP-TBT的納米螺旋組裝體冷凍電鏡示意圖 (D) 及其三維重構(gòu)圖 (E)；基于DP-TBT的納米螺旋組裝體的組裝機理示意圖 (F)；DP-TBT三聚體中的分子構(gòu)型 (G)、分子堆積距離 (H) 和分子間作用力示意圖 (I)。

  基于此，西安交通大學(xué)孟令杰教授、黨東鋒副教授團隊和香港科技大學(xué)唐本忠院士團隊合作，構(gòu)筑了一類具有較好固態(tài)發(fā)射性能的聚集誘導(dǎo)發(fā)光 (Aggregation-Induced Emission, AIE) 材料DP-TBT。研究發(fā)現(xiàn)，該AIE材料在四氫呋喃和水的混合溶液中極易發(fā)生自組裝形成螺旋形貌的組裝體 (圖1所示)。而通過理論計算表明，DP-TBT內(nèi)豐富的分子間作用力不僅保證了其良好的熒光發(fā)射性能，也確保了其穩(wěn)定的組裝形貌。之后，研究團隊利用STED高分辨成像技術(shù)對其進行成像表征。研究發(fā)現(xiàn)：構(gòu)筑的AIE材料不僅具有較好的光學(xué)穩(wěn)定性能，也顯示了良好的受激輻射性能；同時相較于商用的STED成像試劑，DP-TBT在成像分辨率方面也得到了明顯提升，其螺旋組裝纖維的寬度和成像半峰寬等均得到了明顯改善和提高 (圖2所示)，充分證明了具有高效發(fā)光性能及光學(xué)穩(wěn)定性能的聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料可以滿足STED超高分辨成像的要求，這為進一步實現(xiàn)高分辨動態(tài)監(jiān)測和成像等相關(guān)研究奠定了夯實基礎(chǔ)。

圖2. 基于DP-TBT的納米螺旋組裝體在Confocal (A) 和STED (B) 模式下的熒光照片；基于DP-TBT的納米螺旋組裝體在STED激光“開-關(guān)”條件下的熒光照片 (C) 及其熒光強度示意圖 (D)；FITC和DP-TBT的光穩(wěn)定性示意圖 (E) 及FITC的成像半峰寬示意圖 (F)；基于DP-TBT的納米螺旋組裝體在Confocal (G) 和STED (H) 模式下的熒光照片及其成像半峰寬示意圖 (I)。

  目前上述論文已經(jīng)成功發(fā)表在ACS Nano上 (2019, DOI: 10.1021/acsnano.9b05914)，論文完成單位分別為西安交通大學(xué)理學(xué)院和香港科技大學(xué)理學(xué)院，通訊作者分別為黨東鋒副教授、孟令杰教授和唐本忠院士。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b05914