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中科院大连化物所荧光染料发光构效关系研究取得系列进展 |
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大连化物所分子探针与荧光成像徐兆超研究员团队长期致力于荧光分子科学与工程研究，开展“标记-探针-成像”以荧光分子发光构效关系为核心，以“实验/理论”相结合的模式深刻理解和探索分子发光机理，工程化创制高性能新型荧光分子，研究团队与新加坡科技设计大学刘晓刚教授合作，在前期获得高荧光强度和光稳定性系列新型荧光染料的基础上，发现了一种新型的光诱导分子内电荷转移机制，命名为“分子内扭转电荷穿梭”（Twisted Intramolecular Charge Shuttle, TICS）。
光诱导电荷转移是光合作用、太阳能电池、光催化剂、荧光探针等研究中的核心机制。电荷转移过程的深入理解，对于光化学相关研究具有重要意义。双方研究人员借助有机荧光染料多维的荧光信号（强度、寿命、波长等），以荧光染料构效关系与理论计算交叉结合为出发点，发现了一种电荷在供体和受体间往返转移过程（TICS）。研究发现，模型染料分子受到光照激发后，基态作为电子供体的二烷基胺在激发态可转变为电子受体，并迅速随着自身90o的扭转由电子受体再次转变为电子供体，由LE激发态转变到TICS激发态，从而实现了电荷的往复“穿梭”。
该机制的发现进一步推进了分子水平上对光诱导电荷转移机制的理解，在光电转换、光催化等领域将具有重要价值。
徐兆超团队还开发了一种不受环境pH影响的荧光分子开关，通过有效调控分子开关速度实现了长时间的超分辨荧光成像（
Chem. Sci.）。
超分辨荧光显微镜突破了传统光学显微镜的衍射极限限制，使得光学显微镜能够达到纳米尺度的空间分辨率，对生命科学的发展具有重要意义。科研人员通过引进分子内氢键稳定螺酰胺结构，报道了一系列荧光螺酰胺使得它们即使在酸性环境中也能够具有好的光开关性能；进一步共轭修饰6-苯乙炔基萘酰亚胺，将激活光波长红移到了可见光区域（>400nm），使得该类染料适用于活细胞超分辨成像；最后将这类耐酸性光开关荧光染料标记处于酸性环境（pH 4.5）中的枯草芽孢杆菌细胞膜表面，通过超分辨成像系统得到细菌细胞膜的三维超分辨图像。
此外，研究团队还提出了变型荧光传感器的概念，改变传统荧光探针的“一把钥匙开一把锁”的主客体识别模式为具有类似万能钥匙的分子实验室功能（lab-on-a-molecule）模式，即一个探针分子就可以识别区分众多的分析物，实现了多种临床耐药菌的鉴定。
多重耐药细菌感染已成为病患发生严重并发症和死亡的主因之一。临床上快速、有效的耐药菌诊断技术将十分有助于患者获得及时的治疗。
