基于GFP发色团类似物的新型固态光致荧光变色材料在细胞成像与光图案化中的应用

本文首次报道了三种具有固态光致荧光变色（photofluorochromism）行为的GFP发色团类似物p-CBIE、m-CBIE和m-DCBIE，其在固态下呈现独特的光激活荧光增强现象（荧光量子产率ΦF提升4.8%-25.8%），突破了传统光响应材料在固态应用中的聚集猝灭（ACQ）限制，为细胞选择性光激活成像和光图案化技术提供了新型材料平台。

　　

Highlight

这些化合物在固态下展现出令人惊喜的光激活荧光增强特性！p-CBIE和m-DCBIE在紫外光照射下可实现从绿色到蓝色发射的华丽转变，荧光量子产率（Φ_F）分别从8.2%跃升至18.2%以及从11.3%提升至25.8%。而m-CBIE则表现为蓝色发射增强，其Φ_F从4.8%大幅提高至16.6%。机制研究表明，光诱导的分子重组促进了固态下更紧密的堆积和结构刚性，从而有效抑制了非辐射衰减途径。

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Materials

所有化学品包括乙胺、丁胺、三氟丙烷、甘氨酸甲酯盐酸盐、4-二甲氨基苯甲醛、3-甲酰基苯甲腈、4-甲酰基苯甲腈、5-甲酰基-1,3-苯二甲腈、4-硝基苯甲醛和盐酸乙脒酯均购自Sigma-Aldrich，直接使用未进一步纯化。分析级有机溶剂：石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、四氢呋喃（THF）、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）等。

Synthesis of HBI like analogues

HBI类似物的优势在于其合成路线简单且原料廉价。通过2,3-环加成法合成了目标化合物p-CBIE、m-CBIE和m-DCBIE（支持信息Scheme S1）。首先，在K₂CO₃存在下，通过甘氨酸甲酯盐酸盐与盐酸乙脒酯的亲核加成-消除反应制备了中间体2-(1-乙氧基乙叉氨基)乙酸甲酯，该反应无需繁琐纯化即可获得高纯度产物。

Conclusion

本工作首次报道了三种具有固态光致荧光变色行为的新型GFP发色团类似物。这些化合物在固态下表现出独特的光激活荧光增强和颜色切换能力，与溶液中的荧光猝灭行为形成鲜明对比。p-CBIE和m-DCBIE实现了绿-蓝发射切换，而m-CBIE呈现蓝色发射增强。其性能提升归因于光诱导分子堆积优化，为开发新型智能荧光材料提供了新思路。