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本文介绍的是青岛理工大学马继平教授、谷传涛副教授课题组关于共轭聚合物短波近红外荧光的研究论文，发表在《Journal of Innovative Optical Health Sciences》期刊上。

Synthesis of A Dithieno[3,2-b:2',3'-d]silole-based Conjugated Polymer and Characterization of its Short Wave Near-Infrared Fluorescence Properties

Chuantao Gu*, Chunying Zheng, Bing Liu, Tingyu Feng, Jiping Ma and Haofen Sun

https://doi.org/10.1142/S1793545820410023

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。

作者简介

谷传涛副教授，博士毕业于中国科学院青岛生物能源与过程研究所，山东省“青优计划”入选者，现为青岛理工大学环境与市政工程学院副教授。主持国家自然科学基金、山东省自然科学基金、中科院生物基材料重点实验室开放基金、青岛市源头创新计划等六项课题。主要从事有机共轭聚合物的设计合成及其应用研究。

马继平教授，博士毕业于中国科学院大连化学物理研究所。现为青岛理工大学环境与市政工程学院教授，中国仪器仪表学会分析仪器分会样品制备专业委员会委员，青岛市色谱学会专业委员会委员。马继平教授主要从事环境新材料、环境污染物分析测试新技术等方面的研究，承担国家自然科学基金、水体污染控制与治理科技重大专项、山东省自然科学基金、青岛市科技计划等各类科研项目10余项；发表学术论文70余篇，主持或参与完成的成果获山东省科技进步奖、青岛市科技进步奖、山东省高校科技奖等各类奖项4项，参与制定3项国家环境保护标准。