Pd2+イオンの超高感度蛍光検出のための新規ピレンピリジンオリゴマーナノロッドの開発

Novel pyrene-pyridine oligomer nanorods for super-sensitive fluorescent detection of Pd.

• Yanran Zhang
• Yaqian Zhao
• Lihan Shi
• Li Zhang
• Huifeng Du
• Hongmei Huang
• Yi Xiao
• Youyu Zhang
• Xiaoxiao He
• Kemin Wang

抄録

共役系ポリマー（CP）は、様々な形状の共役系ポリマーナノ粒子を作製することができ、親ポリマーの疎水性とセンシング性能を調整することができる。ここでは、ピレン-ピリジル部位を含む2つの新しい疎水性オリゴマーCP、P1およびP2を直接調製し、親水性ナノロッド、すなわちP1NRsおよびP2NRs（直径約4-21および6-20nm）に便利に変換した（修正マイクロエマルジョン法）。その結果、分離したP1NRは優れた安定性を示す一方で、P2NRは互いに重なり合う傾向があり、これはおそらく、それらの蛍光特性に大きな影響を与えている可能性がある。さらに、Pd2+はピリジルN原子と配位することができ、それにより、オリゴマーCPナノロッドの凝集により、P1NRsおよびP2NRsの超高感度蛍光消光を引き起こします。これらの2つの単純なナノセンサーは、それぞれ1および70 nMという低い検出限界でPd2+を決定するのに役立つことができます。鮮やかな青色の蛍光を持つ生体適合性の高いP1NRは、生細胞内の微量レベルのPd2+イオンを効率的にイメージングするために採用することができることは注目に値します。

Conjugated polymers (CPs) can be fabricated into conjugated polymer nanoparticles of various shapes, thus tuning the hydrophobicity and sensing performances of the parent polymers. Herein, two new hydrophobic oligomeric CPs containing pyrene-pyridyl moieties, P1 and P2, were directly prepared and conveniently converted into hydrophilic nanorods, i.e. P1NRs and P2NRs (about 4-21 and 6-20 nm in diameter), by a modified microemulsion method. Notably, separated P1NRs exhibit excellent stability while P2NRs tend to stack on each other perhaps due to their different rigidity of π-delocalized backbones, which may have a profound effect on their fluorescence properties. In addition, Pd2+ can coordinate with the pyridyl N atoms, thereby causing ultrasensitive fluorescence quenching of P1NRs and P2NRs owing to the aggregation of oligomeric CP nanorods. These two simple nanosensors can help to determine Pd2+ with detection limits as low as 1 and 70 nM, respectively. It is worth noting that biocompatible P1NRs with bright blue fluorescence can be employed for efficient imaging of trace level Pd2+ ions in live cells.