Chemistry-A European Journal:分子間氫鍵誘導形成堅固的超分子H-型式聚集開啟綠色螢光蛋白發光團之螢光

2021-02-24 AdvancedScienceNews
      開啟綠色螢光蛋白發光團之螢光一直是個挑戰，本工作是首次將綠色螢光蛋白發光團串接在超分子凝膠上，並發現能成功開啟此放光團之螢光達單分子螢光100倍以上，顯示超分子凝膠具有很高局部結構剛度。
      發光團的超分子聚集是基礎化學和應用化學中的重要課題，因為不同的分子堆積模式（例如，H-和J-型式聚集）會導致不同的光物理性質。迄今為止，關於討論超分子發光團之報導中，很少探討超分子聚集中「局部結構剛度」之議題。在這裡，我們報告了一種方法：將天然 「GFP發光團」內置於超分子結構中作為螢光探針，深入研究超分子聚集中局部結構剛度的問題。

      天然的GFP發光團4-hydroxybenzylidene-dimethylimidazolinone（HBDI）是一個對環境剛性極度敏感的螢光探針。當HBDI嵌入於綠色螢光蛋白的b-桶型結構中時顯示出很高的螢光量子效率（f〜80％）；反之， HBDI單分子在流體溶液中時，因為結構扭轉致使螢光幾乎消失（f〜0.01％）。在此之前，已有許多研究者嘗試利用主客超分子結構將HBDI的螢光重新開啟，但效果不佳，此結果顯示HBDI對結構剛度有強烈地要求。

      在此，我們為了測試自組裝納米纖維的剛性是否可以成功地開啟HBDI之螢光，我們設計了含有HBDI發光團與pyridyldiamide（PDA）超分子片段的新型結構。結果顯示，此新型結構可形成兩種不同聚集類型的有機凝膠並具有不同之螢光特性。其中的高螢光凝膠是以H-型式聚集形成纖維網絡狀結構，且螢光強度是HBDI單分子螢光的兩個數量級倍增（f= 2.9 vs 0.02％）。特別的是，此高螢光凝膠在特定的溶劑中會自發性地進行超分子相變行成低螢光凝膠，此現象是由於局部結構剛度的減弱導致，顯示HBDI間的OH∙∙∙OH 氫鍵作用力扮演重要的角色，此推論可由傅立葉轉換紅外線光譜與Ｘ光粉末繞射實驗佐證。


相關結果發表在Chemistry—A European Journal (DOI: 10.1002/chem.202000358)上，文章第一作者為MENG-SHIUE TSAI。

原文連結：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.202000358

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