南开大学刘育教授：光控大环超分子组装体及其发光行为

近日，南开大学刘育教授的AMR述评文章“Light-Controlled Macrocyclic Supramolecular Assemblies and Luminescent Behaviors ”在线发表。文章总结了四种光响应分子与多种大环化合物组装形成的光控超分子组装体以及它们在发光材料、靶向给药、细胞成像等领域的应用，并且展望了光控超分子体系在未来所面临的挑战与发展。

关键词：光致异构分子，大环化合物，超分子级联组装，纯有机室温磷光，药物递送

01 文章内容简介

自从1987年和2016年诺贝尔化学奖两次授予超分子领域的化学家以来，智能超分子组装体在近年来受到了广泛的关注，它们可以对pH、温度、光、电、磁、酶等外界刺激做出良好响应，不仅能够实现可逆的拓扑形貌变化和组装/解组装过程，还具有特殊的物理化学性质。因此，它们被成功地应用于生物成像、癌症治疗、发光材料、防伪、传感、分子开关等化学、材料和生物研究领域。

在所有刺激响应型超分子组装体中，由于光是一种清洁、环保的能源，光控超分子组装体一直受到人们的广泛关注。本文重点阐述了由四类光响应分子与葫芦脲、环糊精和冠醚等大环主体形成的光控超分子组装体及其在发光材料和生物成像中的调控作用，主要包括：

（1）基于大环和二芳基乙烯的光控超分子组装体。作为分子开关，二芳基乙烯的开环和闭环构型可进行可逆控制，实现可调谐的荧光共振能量转移（FRET）过程，进而调控发光行为，构建智能响应的细胞成像、防伪、多色发光体系。

（2）基于大环和螺吡喃的光控超分子组装体。与二芳基乙烯不同，螺吡喃可以在开环状态（MC）下的正电荷与闭环状态（SP）下的中性/负电荷之间进行转换。MC具有两亲性，易与葫芦[n]脲等大环化合物结合，而SP更容易自组装。因此，通过区分MC和SP与大环化合物的键合亲和力，可以实现光驱动分子机器。

（3）基于大环和偶氮苯的光控超分子组装体。无论偶氮苯是修饰到大环主体还是功能性客体上，都能够通过主客体相互作用形成超分子组装体，通过光异构化调控组装体的组装/解组装、拓扑形貌和发光行为，从而进一步应用于催化活性调控、诱导微管组装/解组装、药物递送等。

（4）基于大环与蒽的光控超分子组装体。蒽光氧化前后与大环主体的不同键合亲和力以及可逆二聚化，不仅改变了组装体的拓扑形貌，还可以作为开关来调控超分子组装体中单个或多个组分的发光，驱动荧光磷光双重成像以及光刺激驱动的发光镧系分子开关的构建。

随着具有新颖构建单元的大环化合物的创造和光响应分子的不同修饰，我们认为光控智能超分子材料的创新和增长应该在可调材料拓扑形貌转换、实时细胞成像、靶向药物递送、有机光电材料、分子机器以及光催化反应等方面得到更广泛的应用。

02 作者团队简介

刘育，南开大学讲席教授，研究方向为有机超分子化学。1994年教育部跨世纪人才，1996年获国家杰出青年科学基金资助，1997年被授予天津市授衔专家，2000入选人事部“百千万人才工程”，2000年受聘为教育部长江学者特聘教授，2010年和2015年两届中国侨界贡献奖，2012年全国优秀科技工作者，2006年和2011年分别两次任国家973重大研究计划项目首席科学家。其研究成果已在国内外核心刊物发表论文700多篇，论文SCI他引2万多次，H-index 78。主编中英文专著4部，参编8部。以第一完成人获国家自然科学奖二等奖1项（环糊精的分子识别与组装/2010年），省部级自然科学一等奖3项、二等奖3项，宝钢优秀教师特等奖1项和国家“十一五”科技计划执行突出贡献奖。曾任第六届和第七届国务院学位委员会学科评议组成员，中国化学会常务理事，天津市化学会副理事长，高等学校化学学报副主编，亚太环糊精协会主席，现任国际环糊精和葫芦脲协会顾问委员会委员，《中国化学快报》学术委员会主任，Asian J. Org. Chem., Aggregate等7种杂志编委。

宋双骐，南开大学化学学院博士研究生。2023年于青岛科技大学取得学士学位，目前研究方向主要为大环超分子发光体系的合成与构筑。

张珩之，南开大学化学学院博士研究生。2023年于南开大学取得学士学位，目前研究方向主要为大环超分子发光体系的合成与构筑。

扫码阅读刘育教授团队的精彩Account文章：

Light-Controlled Macrocyclic Supramolecular Assemblies and Luminescent Behaviors

Shuangqi Song, Hengzhi Zhang, and Yu Liu*

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.4c00157

投稿指南目前Accounts of Materials Research的投稿主要基于编辑团队的邀请。如您有意投稿，请先按照Author Guidelines的要求准备并投递proposal， 编辑团队会对您的proposal进行评审。如果proposal被接受，我们将向您发送投稿邀请。扫码阅读作者指南，下载proposal form：