Aggregate | 复旦大学吴伟教授 & 赵伟利研究员合作团队：聚集导致荧光完全淬灭用于灵敏、准确测定临界胶束浓度

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两亲性材料由于能自组装形成胶束而被广泛用于表面和胶体化学、材料科学与药物递送等领域。形成胶束的临界点通常被称为临界胶束浓度（CMC）。在CMC以下，两亲性材料在水环境中常以单体形式存在；在CMC以上，则自发聚集形成疏水端向内、亲水端向外的胶束，体系的理化性质也因此发生显著的改变。准确测定CMC具有非常重要的现实意义。基于监测胶束形成所导致的体系理化性质（如表面张力、电导率、光谱等）的突变，目前已有多种测定方法被报道。然而，这些方法或耗时耗力，或仅适用于特定材料，实际应用受限。荧光分析法因操作方便、灵敏度高等特性，应用最为广泛。但是，目前应用的众多荧光探针皆存在信号波动大、背景荧光高、突变点不易确定等缺点，因而测定方法的准确性与重现性皆不理想（图1）。

图1. CMC测定示意图：传统探针 vs aACQ探针

在该研究论文中，作者合成了一系列具有aza-BODIPY结构的近红外荧光探针，发现这类探针在水中由于π-π相互作用发生聚集，荧光迅速且完全淬灭。无论是在高浓度抑或低浓度条件下，探针荧光始终处于完全淬灭状态。基于此，作者提出“聚集导致荧光完全淬灭（aACQ）”的概念，以区分荧光探针普遍存在的ACQ效应。在材料浓度低于CMC时， aACQ探针呈聚集态，荧光完全淬灭，背景荧光接近为零；而当材料浓度接近或高于CMC时，aACQ探针分子被快速分配至胶束内核，荧光迅速增强。基于这种荧光“从零到强”的突变，可以准确地测定CMC。得益于零背景荧光以及aza-BODIPY自身极高的光化学稳定性，测定结果的精密度高，显著优于传统荧光探针。文中展示了aACQ探针测定不同两亲性材料（如离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、具备超低CMC的两亲性共聚物）CMC以及温敏性材料的临界胶束温度（CMT）的适用性（图2）。鉴于aACQ荧光探针相较于传统荧光探针的优越性，作者认为该方法具有推广应用的潜力。

图2. aACQ探针遇水荧光快速且完全淬灭特性（a）；CMC测定精密度高（b）；适用于不同性质材料的CMC测定

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《聚集体（英文）》（Aggregate）创刊于2020年，是由华南理工大学、广东省大湾区华南理工大学聚集诱导发光高等研究院、Wiley 出版社三方合作创办的开放获取式英文学术期刊（双月刊）。本刊致力于报道出版“聚集”过程中的基础和应用研究的前沿科学，包括但不限于材料、化学、物理、生物以及应用工程等领域。聚集体科学研究范围广泛，单分子层次之上均可视为聚集体。特别是功能材料、化学、物理、生物技术、生命科学以及应用工程等领域的重要进展，为学术界搭建一个交流思想和意见的新平台，去分享聚集体研究的新发现和新突破，讨论聚集体研究的挑战和机遇。期刊于2023年获得首个影响因子18.8，JCI指数1.47，先后收录于DOAJ、ESCI、CAS等数据库。

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