酶促反應普遍存在於生命活動中。天然的生物酶是一種生命系統中必不可少的生物大分子，可以提供一種可裝載反應底物的口袋，催化特定的化學反應。為了類比生物酶的結構和功能，超分子化學家已經構築了一系列擁有特定空洞的人工大分子如金屬有機籠、冠醚、環糊精、葫蘆脲、柱芳烴、杯芳烴、分子籃、八面體酸等，負載底物或催化劑催化有機化學反應。然而，通過葫蘆脲[8]的包結作用引起客體分子構型改變而觸發的有機光反應至今鮮有報導。另一方面，二芳基乙烯作為最具應用潜力的光致變色分子開關，一般在較高能量的紫外光刺激下環化，在較低能量的可見光刺激下裂環。由於紫外光對細胞組織的傷害，發展雙可見光分子開關是需迫切解决的難題。光化學家已採用一些策略如共價鍵修飾、金屬配比特、上轉換、三重態敏化等發展雙可見光刺激的分子開關，然而，新的、簡單的策略仍需進一步開發。
葫蘆脲[8]介導的雙可見光光致變色和螢光開關機理
最近，南開大學劉育教授及其博士研究生劉國星（河南農業大學校聘教授）利用葫蘆脲[8]（CB[8]）的剛性空洞，通過主-客體相互作用對巧妙設計的二芳基乙烯分子轉子（DTE-MPBT）進行包結，形成線性納米超分子組裝體（DTE-MPBTCB[8]）。由於CB[8]對二芳基乙烯客體DTE-MPBT的包結作用，拉近了客體分子間的距離，實現了客體的分子轉子部位的構型轉變，由扭曲分子內的電荷轉移態轉變為非扭曲的分子內電荷轉移態，同時形成分子間的電荷轉移絡合物，引起紫外吸收顯著紅移、螢光顯著增强，進而實現該二芳基乙烯分子轉子的雙可見光驅動光致變色和螢光開關。由於優良的水溶性、生物相容性和雙可見光螢光開光特性，進一步探索了其在生物成像和防偽技術方面的應用。
首先，發現其可對細胞中溶酶體進行靶向成像，並且對正常細胞和癌細胞均未表現出明顯的細胞毒性。隨後，對沾染該組裝體的細胞進行光照實驗，實驗結果顯示：該超分子組裝體可實現雙可見光控制的溶酶體靶向成像。
雙可見光控制的溶酶體靶向成像
其次，通過3D列印科技將該超分子組裝體進一步應用於雙可見光響應的二維碼防偽。
雙可見光響應的二維碼防偽
最後，研究了該組裝體的光調節固態螢光特質。結果表明：該超分子組裝體具有雙可見光刺激固態螢光開關特性，進而應用於可見光燒錄的數據儲存和數據保密。
雙可見光刺激的固態螢光和防偽
該研究的最大意義在於，為設計製備雙可見光驅動的螢光開關提供了一種新的、簡單的“一石二鳥”（組裝活化可見光光致變色和組裝誘導螢光增强）的策略，推動了基於超分子自組裝的仿生納米資料的發展。
參考文獻：
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.
原文刊載於【高分子科學前沿】公眾號
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