四苯基乙烯（TPE）作為**的AIE熒光基團(tuán)，由于其分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的限制，在良性溶劑中產(chǎn)生弱的熒光，但在聚集狀態(tài)下發(fā)出強(qiáng)烈的熒光。此外，由氨基酸組成的肽探針因其高水溶性，低生物毒性和良好的生物相容性，已成功應(yīng)用于各種生物傳感中。我們以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種新型肽熒光探針TP-2（TPE-Trp-Pro-Gln-His-Glu-NH2），用于Hg2+檢測和細(xì)胞成像（圖1）。TP-2探針中Trp，Gln，His和Glu的氨基酸側(cè)鏈作為Hg2+結(jié)合位點(diǎn)，不僅提高了TP-2的選擇性，還解決了TPE水溶性差的問題，從而使其用于細(xì)胞傳感。

TP-2的光譜性質(zhì)

我們隨機(jī)選擇15種不同金屬離子來檢測TP-2的選擇性。結(jié)果顯示，加入Hg2+后，TP-2的熒光強(qiáng)度增加了約30倍（圖2a），并且這種增強(qiáng)幾乎是瞬時(shí)的。然而，TP-2與其他金屬離子幾乎沒有熒光反應(yīng)。由于TP-2的肽序列和與Hg2+配位時(shí)形成的聚集體空間結(jié)構(gòu)，TP-2對(duì)Hg2+具有高度選擇性響應(yīng)。空白探針溶液的主吸收峰在320nm附近，增大Hg2+濃度，290 nm處的吸收峰減少，同時(shí)在340 nm處的峰增加。然而，加入1.0當(dāng)量Hg2+，TP-2的吸收光譜沒有明顯變化。為了明確TP-2對(duì)Hg2+的檢測強(qiáng)度，研究了Hg2+濃度與探針檢測之間的線性關(guān)系。如圖2b所示，TP-2的熒光強(qiáng)度在470 nm處隨Hg2+濃度的增加而增加，直至穩(wěn)定狀態(tài)。此外，Hg2+的檢出限為41 nM（R2 = 0.9952），可用于追蹤細(xì)胞中的Hg2+。

TP-2機(jī)理研究

如圖3所示，Hg2+的摩爾分?jǐn)?shù)為0.5時(shí)，熒光強(qiáng)度達(dá)到大值，從而證實(shí)了探針與Hg2+的1：1結(jié)合。1 H NMR滴定結(jié)果顯示，將Hg2+濃度從0增大至1當(dāng)量，TP-2中咪唑環(huán)上NH2質(zhì)子從尖銳的多峰逐漸變化到平緩的雙峰。這是由于金屬離子與配體結(jié)合后，整體的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生折疊，從而導(dǎo)致多個(gè)質(zhì)子位移在1NMR光譜中重疊，信號(hào)峰的分裂并不明顯。進(jìn)一步將Hg2+添加至2.0當(dāng)量，1H NMR結(jié)果變化不大，這進(jìn)一步證實(shí)了配體與Hg2 +的1：1絡(luò)合。接著，利用透射電子顯微鏡（TEM）來觀察TP-2與目標(biāo)金屬離子結(jié)合前后聚集體的微觀形貌。如圖4所示，TP-2的粒徑為約30nm。然而，TP-2與Hg2+配合物存在不同的聚集體狀態(tài)，TPE的聚集使熒光強(qiáng)度**增加。TP-2和TP-2-Hg2+的熒光壽命分別為2.65 ns和4.93 ns。加入Hg2+后，在418–612 nm內(nèi)的量子產(chǎn)率提高到5.93％。作者對(duì)配位系統(tǒng)進(jìn)行了分子模擬和理論計(jì)算來優(yōu)化TP-2和TP-2-Hg2+模型，使其能量低和穩(wěn)定性強(qiáng)（圖5）。結(jié)果表明，與Hg2+進(jìn)行配位的四個(gè)配體分別來自Trp，Gln，His和Glu的側(cè)鏈。由于分子的部分聚集，改變了TP-2的空間結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致熒光發(fā)射強(qiáng)度急劇增加。

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