多功能的AIE聚集誘導發(fā)光材料IQ Cm用于快速分別三種病原體

能夠在視覺上識別病原體對于實現(xiàn)臨床快速診斷來說具有重要意義。唐本忠院士開發(fā)了一種對微環(huán)境敏感的聚集誘導發(fā)光體材料 (AIEgen) IQ Cm，并將其用于對對革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌和真菌的快速識別。

在這項工作中，我們設(shè)計并制備了一種新的陽離子AIE活性分子，具有扭曲和延伸的供體–π–受體(D–π–A)結(jié)構(gòu)，命名為IQ–Cm，用于直觀識別病原體類型。在結(jié)構(gòu)上，IQ–Cm由三部分組成:二苯基異喹啉(IQ)單元、香豆素衍生(Cm)部分和苯基接頭(方案1b)。智商部分具有高度扭曲的分子結(jié)構(gòu)，并作為AIE活性基團引入。此外，其固有的陽離子結(jié)構(gòu)允許智商作為強電子受體和陰性病原體表面的靶向基團。由于許多香豆素衍生物具有膜活性，香豆素的引入有助于智商-Cm與病原體膜的**相互作用。一個二乙基氨基連接在香豆素上作為強電子給體。然后，使用一個可旋轉(zhuǎn)的芳香苯基作為智商和Cm之間的連接體，產(chǎn)生一個延伸和扭曲的D–π–A結(jié)構(gòu)，這使得IQ-Cm在AIE和TICT擁有突出的資產(chǎn)。在三種病原體的外殼和細胞質(zhì)成分的內(nèi)在結(jié)構(gòu)差異的驅(qū)動下，IQ–Cm選擇性地位于它們的不同部位，感知周圍不同的微環(huán)境，從而成功地將病原體信息轉(zhuǎn)化為細胞水平的熒光顏色(方案1c)，實現(xiàn)肉眼快速辨別。此外，我們還展示了智商-厘米在快速病原體診斷實踐中的潛力，如快速UTI診斷、醫(yī)院獲得性感染的視覺監(jiān)測和霉菌的肉眼檢測。

IQ–Cm的合成和光物理性質(zhì)

IQ-Cm的合成通過鈴木偶聯(lián)的兩個連續(xù)步驟和一鍋多組分反應很容易實現(xiàn)，產(chǎn)率高達84%(方案2)。詳細的合成程序在環(huán)境影響報告書中有所描述。+智商–Cm的化學結(jié)構(gòu)完全由以下特征表征1核磁共振，13核磁共振和HRMS(圖S1-S3+)并通過x光單晶分析證實(方案2和S1桌+)。

（1）IQ Cm具有扭曲的供體-受體和多轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，因此它也有著扭曲的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(TICT)和對病原體微環(huán)境敏感的AIE特性。在病原菌內(nèi)在結(jié)構(gòu)差異的驅(qū)動下，IQ Cm會選擇性地定位于三種病原菌的不同位點，并產(chǎn)生三種肉眼可識別的發(fā)射光顏色。其中，革蘭氏陰性菌為淡粉色，革蘭氏陽性菌為橙紅色，而真菌為明黃色。因此，實驗可以根據(jù)IQ Cm產(chǎn)生的熒光進而在熒光顯微鏡下直接區(qū)分這三種病原體。

（2）此外，實驗也證明了IQ Cm可作為快速診斷尿路感染、及時監(jiān)測醫(yī)院內(nèi)感染過程和快速檢測食品中的霉菌的可視化探針。綜上所述，這種基于單一AIEgen的可視化成像策略也為快速檢測病原體和床旁診斷提供了一個新型平臺。

Chengcheng Zhou. et al. One stone, three birds: one AIEgen with three colors for fast differentiation of three pathogens. Chemical Science. 2020

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