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  在化學和物理檢測中熒光信號可視化傳感是重要方法之一。除了在傳統應用中識別目標物質外，將熒光探針應用到微環境中檢測化學或生命科學過程中的環境行為變化也在時下備受青睞。

  近日，復旦大學高分子科學系朱亮亮研究員課題組利用單分子熒光–延遲熒光雙發射構建了三維比率型熒光探針新方法。相關研究成果于2月13日發表在《自然?通訊》（Nature Communications）上。研究人員將建立的3D比率發光傳感系統進一步應用在復合磷脂體系極性變化的精準檢測中，有望為膜病變的診斷提供新思路。

  據介紹，大多數熒光探針通過單發射信號的響應變化來工作。在實際應用中，探針濃度或者流體性能的變化等因素很容易引起錯誤信號的讀取。近幾年，通過熒光校正的方法來解決這些干擾因素已經取得了顯著進展，例如利用具有雙發射熒光的此消彼長特性進行自校準。然而，僅使用熒光發射容易和很多環境介質的自熒光物質的信號重疊。因此，同時克服這些干擾因素成為了探索和發展新熒光技術的一個很大難題。

  最近，朱亮亮研究員課題組提出了一種新方法，即在單個分子上實現熒光（FL）-熱活化延遲熒光（TADF）雙發射行為來打造全新的探針分析技術。TADF作為一種無金屬誘導的長壽命發射促進了有機電子學的發展，被稱作第三代OLED材料。朱亮亮研究員表示，“我們期望利用TADF信號的發射波長和壽命的同時變化和FL的相對恒定性的分子雙發射策略設計新型傳感器。”以感應環境極性變化為例，TADF作為感應信號，其發射波長和壽命都隨環境極性變化而變化；FL作為內標參考信號，其波長和壽命均不隨環境極性變化。

圖1 利用單分子熒光（FL）-熱活化延遲熒光（TADF）雙發射的思想構建三維比率型探針方法

  朱亮亮研究員課題組進一步建立了一種三維比率發光傳感系統：環境極性（X-軸）、比率波長（Y-軸）和比率壽命（Z-軸）。與傳統的二維曲線應用相比，該三維分析系統的構建大大減小了測量誤差，提高了應用精確度。

圖2 將探針分子應用到復合磷脂系統中通過指示極性變化反映膽固醇含量和膜病變的關系，整個過程具有可視化的便捷性

  復旦大學高分子科學系博士生李旭萍為論文第一作者。理論計算和光譜解析部分得到了瑞典皇家理工學院（KTH）和浙江大學高分子系的幫助。相關工作同時申請了發明專利（CN2018100470946）。

  文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-08684-2