有机室温磷光材料是一类新型的有机发光材料，具有发光寿命长、三重态激子丰富的特点。基于有机室温磷光材料发光寿命长的优势，研究者将其应用在数据加密、传感、有机发光二极管等应用中。不难发现，虽然有机室温磷光材料应用广泛，但是进一步拓展材料的应用范围仍是目前有机室温磷光材料发展的重点和难点。

图1. 材料的分子结构和应用示意图

近日，西安交通大学前沿科学技术研究院何刚（点击查看介绍）课题组报道了将氧族元素 (O, S, Se, Te) 和咔唑基共轭基团相结合，制备了一类具有可见光激发同时光学性能可调控的有机室温磷光材料。为了将材料应用于金黄色葡萄球菌的长余辉成像和光动力治疗，将材料制成了小尺寸的纳米晶。这样的设计带来了以下优势：i) 分子间π-π堆积稳定了三重激发态；ii) 小尺寸的纳米晶（57 nm）生物相容性好，成像准确；iii) 纳米晶具有高的比表面积，使得材料同时兼顾了晶体内部三重态激子的发光和表面三重态激子向氧气分子的能量转移，实现了对细菌的精准磷光成像和高效的光动力治疗效果。结构决定性能，实验结果表明，首先，氧族元素的引入有效的调节了材料的有机室温磷光的性质；其次，纳米晶进入金黄色葡萄球菌后，利用晶体内部三重态激子的长寿命发光的特性，实现了对金黄色葡萄球菌的精准长余辉成像；最后，在白光照射下，利用晶体表面三重态激子与氧分子之间的能量转移的特性，在低浓度下（98 ng/mL）实现了对金黄色葡萄球菌的光动力杀灭。

图2. 纳米晶的结构表征及在金黄色葡萄球菌长余辉成像和光动力抗菌中的应用

在抗菌实验的基础上，还探究了有机室温磷光纳米晶在体内成像和促进伤口愈合中的应用，结果表明纳米晶具有很好的体内成像效果和促进组织再生能力。该工作首次将有机室温磷光材料应用于细菌的磷光成像和光动力治疗，为开发新型高效的基于有机室温磷光的光动力诊疗试剂提供了一个新的策略，拓展了有机室温磷光材料在生物领域的新应用。

图3.纳米晶在体内长余辉成像和促进伤口愈合中的应用

以上研究结果发表在ACS Appl. Mater. Interfaces（影响因子8.456）上，西安交大前沿院博士生许乐天、周琨是论文的共同第一作者，西安交通大学何刚教授是论文的通讯作者。西安交通大学为本文的通讯作者单位。

该项研究工作得到了国家自然科学基金(21704081, 21875180, 51673095)、唐仲英基金会、西交大分析测试共享中心以及南京工业大学高性能计算中心的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Ultralong Organic Phosphorescent Nanocrystals with Long-Lived Triplet Excited States for Afterglow Imaging and Photodynamic Therapy

Letian Xu, Kun Zhou, Huili Ma, Anqi Lv, Dandan Pei, Guoping Li, Yanfeng Zhang, Zhongfu An, Ang Li, Gang He*

ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12, 18385-18394, DOI: 10.1021/acsami.0c04005

导师介绍

何刚教授课题组目前的研究领域为含主族元素有机杂环芳烃及聚合物合成及其在智能材料、光催化、有机电池及光动力抗菌等领域的应用。欢迎具有材料、化学、生物以及其他相关院系的学生报考。

何刚

https://www.x-mol.com/university/faculty/26904

课题组主页

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