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Nat Commun:中国科大崔华课题组发表仿萤火虫高强度长时间化学发光研究论文

摘要 : 2017年10月23日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communication》杂志在线发表了中国科学技术大学化学与材料科学学院教授崔华课题组以及南京大学教授王伟合作的一篇研究论文,研究论文题为Firefly-mimicking intensive and long-lasting chemiluminescence hydrogels。

2017年10月23日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communication》杂志在线发表了中国科学技术大学化学与材料科学学院教授崔华课题组以及南京大学教授王伟合作的一篇研究论文,研究论文题为Firefly-mimicking intensive and long-lasting chemiluminescence hydrogels。

目前,大多数化学发光反应都是“闪光”型光发射,发光在短时间内完成,限制了其在冷光源、分析化学和生物成像等方面的应用。高强度和长时间的“辉光”型化学发光一直是化学发光领域追求的目标。近日,,制备了一种具有高强度和长时间化学发光的水凝胶,其发光在黑暗中肉眼可见,且持续时间长达150小时以上,提出了新的“辉光”型化学发光机理-慢扩散控制的异相催化作用机理。

研究团队采用天然的壳聚糖、化学发光试剂N-(4-氨丁基)-N-乙基异鲁米诺(ABEI)和催化剂Co2+,制备了水凝胶。研究发现,99.8% Co2+被固定在水凝胶骨架上,而89.5% ABEI分散在水凝胶孔洞中。当加入氧化剂H2O2,其缓慢扩散进入水凝胶,被位于活性中心的催化剂Co2+分解产生活性自由基,接着与化学发光试剂反应产生化学发光。由于Co2+的螯合和异相化作用增强了其催化活性和稳定性,且具有微米/纳米孔洞和高粘度的水凝胶降低H2O2的扩散速度,从而产生了强而长的化学发光。

工作在化学发光动力学和催化特性方面模拟了萤火虫生物发光,其发光时间明显优于现有的长时间化学发光体系,如酶参与的化学发光体系和过氧化草酸酯化学发光体系,且该水凝胶合成简单、环境友好、生物兼容性好,在冷光源、生物传感器、微芯片和生物成像等方面具有应用潜力。

化学发光水凝胶的制备及化学发光

原文链接:

Firefly-mimicking intensive and long-lasting chemiluminescence hydrogels

原文摘要:

Most known chemiluminescence (CL) reactions exhibit flash-type light emission. Great efforts have been devoted to the development of CL systems that emit light with high intensity and long-lasting time. However, a long-lasting CL system that can last for hundreds of hours is yet-to-be-demonstrated. Here we show firefly-mimicking intensive and long-lasting CL hydrogels consisting of chitosan, CL reagent N-(4-aminobutyl)-N-ethylisoluminol (ABEI) and catalyst Co2+. The light emission is even visible to naked eyes and lasts for over 150 h when the hydrogels are mixed with H2O2. This is attributed to slow-diffusion-controlled heterogeneous catalysis. Co2+ located at the skeleton of the hydrogels as an active site catalyzes the decomposition of slowly diffusing H2O2, followed by the reaction with ABEI to generate intensive and long-lasting CL. This mimics firefly bioluminescence system in terms of intensity, duration time and catalytic characteristic, which is of potential applications in cold light sources, bioassays, biosensors and biological imaging.

来源: Nature Communications 浏览次数:0

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