具有聚集诱导发光效应的高分子荧光探针的研究进展
摘要：随着科学技术的不断进步，荧光引发了人们广泛的研究兴趣，其中荧光探针作为一种新兴的荧光材料之一，以高选择性、使用简单、灵敏度高的独特优势在环境学、材料学、医学、生物学等领域掀起了一波浪潮。传统的有机荧光探针普遍存在在高浓度或聚集时会出现荧光减弱甚至不发光的现象，限制了其在各个领域的应用。本文主要介绍了一系列具有聚集诱导发光（Aggregation-induced emission，AIE）效应的分子的合成，发光机理，以及作为高分子荧光探针在爆炸物检测领域的应用情况。
关键词：聚集诱导发光；高分子荧光探针；发光机理；爆炸物检测；
一、文献综述
1.前言
近年来，全球恐怖主义事件的频发，引发了大众对微量探测爆炸物的广泛关注，这意味着检测爆炸物质对于制止恐怖主义活动并确保安全生活极为重要。如今，科学家们已经开发了很多用于爆炸物检测等方面的技术，例如气相色谱与质谱联用，拉曼光谱，X射线衍射，金属探测器等。虽然上述方法中有些对爆炸物高度敏感，但它们昂贵，时常需要校准，并且不容易应用于现场测试。因此，开发高效率和高性价比的检测设备已经成为全球急需解决的问题。新兴的荧光技术正是以其高的分辨率、灵敏度、对比度、操作简单快速和实时性好等特点，正广泛应用于各个领域，尤其在爆炸物检测这一领域具有很好的发展潜力。相比之下，有机荧光探针的毒性比含重金属的量子点毒性要小，而且它们的分子可设计性高，生物相容性好。然而，传统的有机荧光探针普遍存在一个问题，当荧光探针在高浓度或聚集时会出现荧光减弱甚至不发光的现象。如图1.1 A，在稀溶液中，荧光基团DDPD可以发射出强烈的荧光，但是当加入不良溶剂后，荧光逐渐淬灭，这是因为分子间的pi;-pi;堆积作用产生了不利于荧光发射的激基缔合物，这一现象被称为聚集导致荧光淬灭（aggregation-caused quenching，ACQ）效应。由于存在ACQ效应，大多数传统荧光基团所用的浓度都必须非常低，且光敏性差，这严重限制了有机荧光探针在各个领域的应用。
图1.1 （A）荧光团DDPD在不同THF/水含量下所拍摄的荧光照片。（B）六苯基甲硅烷在不同THF/水含量下所拍摄的荧光照片。
直到2001年，唐本忠课题组发现了一类新型发光材料，如图1.1 B所示，六苯基甲硅烷在稀溶液中几乎不发光，随着体系中不良溶剂水含量的增加，分子逐渐发生聚集，导致荧光强度大大增加，荧光量子产率显著提高，这与传统的聚集导致荧光淬灭的现象截然相反，为此他将这一现象命名为聚集诱导发光（aggregation-induced emission）现象，简称AIE效应[1]。拥有AIE效应的分子作为荧光探针，在生物检测和医学治疗上有其他分子不能相比的优势，如近几年来，共轭聚合物（CPs）已被广泛用于生物传感，生物成像和光动力治疗（PDT）等方面。具有图像引导治疗理想功能的CPs的发展代表了一个新的研究方向。将光发射现象和光敏化现象集合在一条聚合物链上这一思路引发了关于生物研究和癌细胞消融的极大研究兴趣。理想的光敏剂应发出可光稳定的FR / NIR（在650-900 nm范围内）荧光并产生足够的活性氧（ROS），并以此在光照下杀死癌细胞。总而言之，功能化的荧光探针具有背景信号低、生物相容性好、易于生物基团取代等特点，可以将其设计应用于生物大分子检测和细胞成像，也给广大学者研究新型荧光探针提供了一个新的思路和途径。目前，科学家们已经合成了大量具有AIE的分子，如噻咯（silole）、四苯基乙烯（TPE）等的分子衍生物及其高分子，同时也掌握了这些分子的发光机理。本文主要介绍具有AIE性质化合物的合成，AIE分子的发光机理，以及AIE分子在爆炸物的检测及其机理[2]。
2. AIE分子的合成
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