酶促反应普遍存在于生命活动中。天然的生物酶是一种生命系统中必不可少的生物大分子，可以提供一种可装载反应底物的口袋，催化特定的化学反应。为了模拟生物酶的结构和功能，超分子化学家已经构筑了一系列拥有特定空洞的人工大分子如金属有机笼、冠醚、环糊精、葫芦脲、柱芳烃、杯芳烃、分子篮、八面体酸等，负载底物或催化剂催化有机化学反应。然而，通过葫芦脲[8]的包结作用引起客体分子构型改变而触发的有机光反应至今鲜有报道。另一方面，二芳基乙烯作为最具应用潜力的光致变色分子开关，一般在较高能量的紫外光刺激下环化，在较低能量的可见光刺激下裂环。由于紫外光对细胞组织的伤害，发展双可见光分子开关是需迫切解决的难题。光化学家已采用一些策略如共价键修饰、金属配位、上转换、三重态敏化等发展双可见光刺激的分子开关，然而，新的、简单的策略仍需进一步开发。
葫芦脲[8]介导的双可见光光致变色和荧光开关机理
最近，南开大学刘育教授及其博士研究生刘国星（河南农业大学校聘教授）利用葫芦脲[8]（CB[8]）的刚性空洞，通过主-客体相互作用对巧妙设计的二芳基乙烯分子转子（DTE-MPBT）进行包结，形成线性纳米超分子组装体（DTE-MPBTCB[8]）。由于CB[8]对二芳基乙烯客体DTE-MPBT的包结作用，拉近了客体分子间的距离，实现了客体的分子转子部位的构型转变，由扭曲分子内的电荷转移态转变为非扭曲的分子内电荷转移态，同时形成分子间的电荷转移络合物，引起紫外吸收显著红移、荧光显著增强，进而实现该二芳基乙烯分子转子的双可见光驱动光致变色和荧光开关。由于优良的水溶性、生物相容性和双可见光荧光开光特性，进一步探索了其在生物成像和防伪技术方面的应用。
首先，发现其可对细胞中溶酶体进行靶向成像，并且对正常细胞和癌细胞均未表现出明显的细胞毒性。随后，对沾染该组装体的细胞进行光照实验，实验结果显示：该超分子组装体可实现双可见光控制的溶酶体靶向成像。
双可见光控制的溶酶体靶向成像
其次，通过3D打印技术将该超分子组装体进一步应用于双可见光响应的二维码防伪。
双可见光响应的二维码防伪
最后，研究了该组装体的光调节固态荧光特质。结果表明：该超分子组装体具有双可见光刺激固态荧光开关特性，进而应用于可见光刻录的数据储存和数据保密。
双可见光刺激的固态荧光和防伪
该研究的最大意义在于，为设计制备双可见光驱动的荧光开关提供了一种新的、简单的“一石二鸟”（组装活化可见光光致变色和组装诱导荧光增强）的策略，推动了基于超分子自组装的仿生纳米材料的发展。
参考文献：
G. Liu, X. Xu, X.-Y. Dai, C. Jiang, Y. Zhou, L. Lu and Y. Liu⁎, Cucurbituril-Activated Photoreaction of Dithienylethene for Controllable Targeted Lysosomal Imaging and Anti-Counterfeiting, Materials Horizons, 2021, DOI: 10.1039/D1MH00811K.
原文刊载于【高分子科学前沿】公众号
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