热激活延迟荧光分子探针在生物成像中的研究进展

季宇彬，张娜，王亚丽，张青扬，胡海宇



热激活延迟荧光分子探针在生物成像中的研究进展

季宇彬，张娜，王亚丽，张青扬，胡海宇

150076 哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究发展中心（季宇彬、张娜、王亚丽）；100050 中国医学科学院北京协和医学院药物研究所天然药物活性物质与功能国家重点实验室/活性物质发现与适药化研究北京重点实验室（张青扬、胡海宇）

近年来快速发展的生物荧光成像技术将荧光显像技术与分子探针结合，对特定分子靶点和通路在组织水平、细胞和亚细胞水平进行非侵袭性显影，实现在活体状态下可视、无损分析和监测不同阶段疾病发展，为疾病的诊断和治疗开启了一片崭新的天地。荧光信号高特异性、高信噪比是生物荧光成像质量关键，然而由激发光源产生的杂散光及生物体内几乎涵盖整个紫外-可见光区的大量内源性荧光物质产生的荧光背景噪音干扰，严重影响了目标荧光信号的灵敏度及精准性，降低了成像信噪比。为提高生物成像信噪比，除了需要先进的荧光成像设备外，还需要开发新型高效的荧光探针。近年来出现的激活型智能荧光分子探针[1]、近红外荧光探针[2]及双光子荧光探针[3]均能在一定程度上降低背景噪音，提高信噪比，使得荧光成像更加清晰。由于生物环境的复杂性和多样性，已有荧光探针很难避免来自生物环境自身的干扰。来自生物内源性物质自身荧光及光源杂散光的荧光信号均为短寿命荧光（纳秒级），利用具有长荧光寿命性质的分子探针（微秒-毫秒级）对生物体进行时间分辨成像，在激发光和检测窗口之间引入适当的延迟时间，可高效避免短寿命荧光背景干扰，极大地提高信噪比和成像质量[4]。由于荧光寿命是分子的固有性质，不易受外界因素干扰，开发新型长荧光寿命探针，避免背景噪音信号干扰，提高成像信噪比，成为未来荧光影像技术研究发展的重点需求。

目前应用于生物成像领域的长寿命分子探针如磷光探针，往往含有稀土金属等贵金属，其经济成本居高不下，生物毒性较大[5-6]。近年来，热激活延迟荧光（thermally activated delayed fluorescence，TADF）材料由于其最低激发单重态（S1）和最低激发三重态（T1）之间的能级差 ΔEST较小，T1态激子可以通过反向系间窜越过程（reverse intersystem crossing，RISC）上转换到 S1态，实现了 T1态激子参与的荧光发射，大大提高了发光效率，其荧光寿命可达微秒至毫秒级（图1A）。与磷光探针相比，此类探针为有机小分子，一般只需要 < 300 K 的温度就能激活，不需要贵金属及有机配体的参与，合成成本低，已在有机发光材料领域（organic light emitting diodes，OLED）得到广泛的研究[7-8]。而此类探针荧光效率高、荧光寿命长，具有非常好的生物成像领域应用潜力。目前构建一类具有良好长荧光寿命性质的新型 TADF 荧光探针，改善其生物相容性，将为生物靶点与信号通路研究及疾病的诊断与治疗提供新颖的荧光成像研究方法。

图 1 TADF（A）、传统荧光（B）和磷光（C）发光机制图

1 热激活延迟荧光的机制及分子设计策略

一般来说，传统荧光分子是激子从 S1态辐射回到基态（S0）而产生的，此过程非常快速（纳秒级），为瞬时荧光（图1B）。1998 年，Baldo 等[9]首次报道了贵金属及其配合物通过系间窜越（intersystem crossing，ISC），实现了在室温下 S1态和 T1态共同参与的磷光发射，由于激子最终是由 T1态返回 S0态，其发射波长比传统荧光更长，此过程需耗费较长时间（毫秒-秒级），为长寿命发光（图1C）。另一方面，根据自旋统计定理，在电致激发的情况下，激子按 1:3 的比例分配到 S1态和 T1态。传统荧光仅仅利用 25% 的 S1态激子发光，75% 的 T1态激子以非辐射形式回到 S0态，导致热散失。因此，传统荧光分子的内量子效率（internal quantum efficiency，IQE）仅有 25%，只有磷光分子的内量子效率理论上可以达到 100%。但磷光材料大部分包含贵金属及有机配体，其经济成本较高，不利于大规模生产。

1961 年，人们发现了一个具有 TADF 性质的有机小分子曙红（Eosin）（图2A），并将这种荧光现象命名为‘E-type’延迟荧光[10]。不同于磷光，此种延迟发光表现出与传统荧光一致的发射波长，人们推断这种延迟荧光也来自 S1态辐射回到 S0态。2011 年，Endo 等[11]实现了 TADF 分子研究的突破，第一次报道了纯有机小分子 TADF 材料PIC-TRZ（图2B）用于有机发光二极管（OLED）并对 TADF 有机小分子的机制作出初步阐释。他们发现减少分子最高占据轨道（the highest occupied molecular orbital，HOMO）和最低未占据轨道（the lowest unoccupied molecular orbital，LUMO）的轨道重叠，可以减少 ΔEST。当 ΔEST足够小（< 0.3 eV）时，分子内部发生 RISC，75% T1态激子通过吸收热量转换到 S1态后辐射失活产生微秒级甚至毫秒级寿命的延迟荧光[12-14]，从而高效地实现 TADF 发光（图3A）。根据此机制，人们总结出当分子呈现出一个扭曲的电子供体-受体结构（twisted electron donor-acceptor，D-A）时，分子容易具有高效的 TADF 性质（图3B）。2012 年，Uoyama 等[15]报道了一系列基于咔唑二氰基苯（CDCB）的 TADF 材料，这一系列分子涵盖了从蓝色到橙色的多个发射波段，具有高效的发光效率。其绿色发光分子（4CzIPN，图 2C）的外量子效率（external quantum efficiency，EQE）达到 19.3%，橙色和天蓝色发光分子的 EQEs 也分别达到了 11.2% 和 8.0%。

除了相对较小的 S1态和 T1态能级差 ΔEST外，相对较大的 S1态到 S0态的辐射衰减常数r也是获得高效 TADF 性质的必要条件。但这就要求分子的 HOMO 和 LUMO 轨道要有一定程度的重叠，显然，较大r和较小 ΔEST之间理论上是相互矛盾的。这就要求在设计 TADF 分子时要平衡考虑r和 ΔEST，以获得最好的结构[16-17]。具体可以通过下列方式获得较小的 ΔEST：①位阻基团的引入，通过电子给体与电子受体部分的选择及引入修饰基团使整个分子具有较大的空间位阻；②构建 X 型分子可以有效减少 ΔEST；③通过螺连接[18]、正交连接[19]等方式实现电子给体和电子受体的空间分离；④通过引入具有相反共振效应的原子并构建刚性平面以获得多重共振效应的方式减小 ΔEST[20]。另一方面，可以通过以下方式获得较大的r：①通过电子给体和电子受体部分的紧密连接，加强分子结构刚性，可以减少非辐射衰变，获得较高的r；②增加分子 S0态的电子波函数重叠密度分布，可以提高r[21]；③有效分离 HOMO 和 LUMO 能级可以使分子前线轨道产生离域，抑制辐射衰减速率的降低[22]。

图 2 Eosin（A）、PIC-TRZ（B）及 4CzIPN（C）的结构式（蓝色部分为电子给体，红色部分为电子受体）

图 3 TADF 分子中减小ΔEST的策略（A）和扭曲的电子供体-受体结构（B）

随着越来越多的具有 TADF 性质的材料被开发并用于 OLED 材料研究中，目前已研究报道的 D-A型 TADF 材料的电子给体（donor，D）主要是具有较强的给电子能力、较高的 T1态能级、较好的稳定性等特点的芳胺结构单元，如咔唑[23]、吖啶[24]、叔丁基咔唑[25]、三苯胺[26]、吩噁嗪[27]及二氢吩嗪[28]等；而电子受体（acceptor，A）主要为含氮杂环，如 1,3,5-三嗪[29]、氰基苯[30]、二苯砜[31]、二苯并噁硼酸盐[32]、苯并内酰亚胺[33]及萘酰亚胺[34]等（图 4）。这些 TADF 材料具有良好的荧光量子效率，较长的荧光寿命，并因为其合成简便，极大地降低了经济成本。但目前的 TADF 分子 T1态激子对氧气敏感，延迟荧光容易被单线态氧淬灭。此外，这些分子不论是电子供体部分还是电子受体部分，大部分是由亲脂性基团组成的刚性分子，整个分子水溶性差，使其生物相容性较差。同时也不具有生物功能基团连接位点，因此很难应用于生物成像领域。

2 热激活延迟荧光分子在生物成像中的应用

为了使 TADF 材料能够应用于生物成像领域，首先需要考虑的是 TADF 分子不能被单线态氧淬灭。目前已报道了三种方式：①通过在与细胞孵育过程中加入牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA），TADF分子可以进入 BSA 的疏水腔，与外界单线态氧隔绝。此外，BSA 中含有的色氨酸，可以与单线态氧反应，使其得到明显消耗。从而在细胞成像过程中保留 TADF 分子的延迟荧光性质。此外 BSA 还可帮助分子探针渗入细胞，改善分子探针的生物相容性。②将具有 TADF 性质的分子与纳米材料相结合，将其做成纳米颗粒，通过外层纳米材料隔绝单线态氧。而且通过这种方式改善分子的生物相容性，增大其水溶性、透膜能力及减少生物毒性。③通过分子探针自身的疏水聚集作用，保护分子本身免受氧气的淬灭。除通过纳米材料改善生物相容性外，还可以在不影响延迟荧光性质的前提下，在 TADF 分子中引入柔性链以改善化合物的溶解性及生物相容性，从而使 TADF 分子能够应用于生物成像领域。

2014 年，Xiong 等[35]首次报道了有机小分子 TADF 探针 DCF-MPYM 直接应用于 MCF-7 乳腺癌细胞时间分辨成像（图 5）。DCF-MPYM 是一种基于荧光素衍生物构建的具有长荧光寿命的、不含贵金属的纯有机荧光团化合物，其荧光寿命在去氧乙醇中可达 22.11 微秒，经过性质测定，此分子具有明显的 TADF 特征。其具有较高荧光量子产率、较大的斯托克斯位移、较低的细胞毒性和较长的荧光寿命，在室温状态下就具有延迟荧光特性。但其延迟荧光性质对氧敏感，DCF-MPYM 在无氧的环境中平均寿命 22.11 微秒，在空气中荧光寿命从 22.11 微秒降低到 4.30 微秒。体外试验中，在分子探针中加入了 BSA，利用 BSA 的疏水腔及含有的色氨酸，隔绝及淬灭单线态氧，增强分子探针的延迟荧光性质，并利用 DCF-MPYM可以进入 BSA 的疏水腔，而对细胞中的 BSA 进行选择性的时间分辨成像检测，表明 DCF-MPYM 可以用作时间分辨生物成像的荧光标签。在 MCF-7 细胞成像试验中，BSA 不仅可以淬灭活细胞中的单线态氧，增强延迟荧光信号，还可以帮助分子探针渗入细胞，使更多的分子穿透细胞膜，改善分子探针的生物相容性。DCF-MPYM 具有明显的 TADF 特性，实验表明它可以作为一种新的长荧光寿命小分子探针用于活细胞成像中，以取代含有贵金属的磷光探针。

图 4 电子给体（A）及电子受体（B）

图 5 DCF-MPYM 的分子结构

2015 年，在 DCF-MPYM 探针的基础上又引入了两个a,b-不饱和羰基基团，构建了用于巯基检测的智能探针 DCF-MPYM-thiol[36]（图 6）。此探针起初由于两个a,b-不饱和羰基基团的荧光淬灭作用并不发光，当加入半胱氨酸（Cys）后，可以脱除两个a,b-不饱和羰基基团，暴露出 DCF-MPYM，荧光强度得到了明显的增强。利用此探针检测了溶液状态下的巯基化合物，并成功用于 MCF-7 细胞时间分辨成像研究。

纳米材料在水中有良好的分散性，可以改善分子的细胞吸收，提高目标分子的生物相容性。近年来，结合纳米材料的探针分子在生物成像领域得到越来越广泛的研究，2016 年，Zhang 等[37]首次利用基于具有 TADF 性质的小分子，制备了有机纳米颗粒用于光动力疗法（photodynamic therapy，PDT）。PDT 是一种很有前途的癌症治疗方法，具有非侵入性、高选择性、无耐药性等优点，且几乎没有副作用。在 PDT 中，光激发分子探针产生单线态氧（1O2）来杀死癌细胞。利用已有的 TADF 光学材料 2CzPN、4CzIPN及 4CzIPN-Ph（图 7）制备了用于生成1O2的光敏剂，首次将 TADF 的概念引入 PDT 领域（图 8）。这三个分子可以自组装成不同的纳米材料，包括纳米棒（NRs）和纳米颗粒（NPs），并可用于双光子成像。这些纳米材料具有良好的水中分散性、较低的细胞毒性及较强的抗光降解和光漂白能力。在1O2检测实验中，用对1O2敏感的 SOSG 作为传感器，当产生1O2时，SOSG 的绿色荧光会增加。首先将 SOSG 加入到不同 TADF 纳米材料的分散物中，在连续辐射光照下，荧光光谱显示在 2CzPN、4CzIPN 及 4CzIPN-Ph NPs 分散体系中 SOSG 的荧光强度随着辐照时间的增加而显著增强。这些结果表明，这三种以 TADF 分子为基础的有机纳米材料具有潜在的 PDT 应用前景。

图 6 巯基激活型 TADF 探针 DCF-MPYM-thiol

2017 年，Li 等[38]将具有 TADF 性质和聚集诱导发射增强作用（aggregation induced emission enhancement，AIEE）的有机小分子 CPy 与 DSPE-PEG2000相结合，制备了一个具有长荧光寿命的量子点探针CPy-Odots（图 9）。其中聚乙二醇衍生物 DSPE-PEG2000作为包封基质，其具有良好的包封性能和生物相容性。有机小分子 CPy 被封装在 DSPE-PEG2000中，由于 DSPE-PEG2000具有两亲性，CPy被疏水性 DSPE 片段包裹形成 CPy-Odots 的核，而亲水性 PEG2000片段则延伸到水相中使其具有相当的水溶性。此量子点探针表现出了水溶性佳、荧光强度高（荧光量子效率可达 38.3%）、稳定性好、细胞毒性低等优点，极大改善了原有 TADF 分子 CPy 的生物相容性。重要的是 CPy-Odots 量子点探针在大气环境中具有 9.3 微秒的长荧光寿命，这表明由于 DSPE-PEG2000的包裹作用，使 Cpy 的延迟荧光不易被单线态氧淬灭。而 HeLa 细胞荧光寿命成像结果显示了 CPy-Odots 主要在细胞膜上有明显的聚集，发出较强的荧光信号，其荧光寿命平均为 165 纳秒。进一步，此量子点探针被用于斑马鱼活体激光共聚焦及时间分辨成像实验中，显示了良好的成像效果，其在斑马鱼中的荧光寿命也达到百纳秒级，可以和背景信号有明显的区分，表明了 CPy-Odot 量子点探针在活体荧光寿命成像中的应用潜力。

图 7 2CzPN（A）、4CzIPN（B）及 4CzIPN-Ph（C）的结构式

图 8 TADF 分子1O2生成机制

图 9 CPy 和 DSPE-PEG2000的化学结构式

2018 年，Hu 等[39]通过纳米沉淀法，将具有 TADF 性质的有机小分子 TXO 稳定封装在 PEG--PPG--PEG 中，从而获得了长荧光寿命的 TXO 纳米粒子 TXO NPs（图 10）。一般情况下，大部分的 TADF 分子具有水溶性差、聚集诱导淬灭等缺点，其在生物体系内荧光寿命有明显下降。TXO 小分子不仅具有 TADF 性质，其还拥有聚集诱导发光特征（aggregation induced emission，AIE）。在乙腈/水混合溶液测定 TXO 聚集诱导发光作用实验中，当水的比例很低时，TXO 几乎不发荧光，而只有当水的比例达到 60% 时，才会有明显的荧光增强。这表明 TXO 具有明显的 AIE 效应。而随着水占比的增加，发现 TXO 的荧光寿命也从 0.4 纳秒增加到 6.3 纳秒，显示 TXO 的聚集作用不仅能够使荧光增强，荧光寿命也进一步延长。随后，TXO 被紧密地封装在 PEG--PPG--PEG 中，得到纳米粒子 TXO NPs。TXO NPs 是一种水溶性有机半导体纳米粒子，其荧光寿命达到 4.2 微秒，几乎是现有荧光探针的 1000 倍。其次，其具有高效的双光子吸收，可以用于体内双光子荧光寿命成像（TP-FLIM）。通过研究比较 TXO NPs 水溶液与空气、氮气或氧气饱和度的延迟荧光寿命，得出即使持续吹入 10 min 氧气后，其荧光寿命也几乎保持不变。这表明 TXO NPs 具有对氧惰性特征，特别是在富氧生物体系中，这种氧惰性光学特性表明了 TXO NPs 的巨大应用潜力。TXO NPs 具有良好的光学稳定性和生物相容性，其在 HepG2 细胞的 TP-FLIM 实验结果显示 TXO NPs 可以很容易进入细胞并显示明显的红色荧光。此外，TXO NPs 在斑马鱼体内的荧光寿命成像结果与 HepG2 细胞中的非常吻合。TXO NPs 的相对长的荧光寿命足以消除短寿命自身荧光的干扰，使其具有作为体内 TP-FLIM 造影剂的潜力。

2018 年，Ni 等[40]以三联吡啶为电子受体，吩噁嗪（PXZ）为电子供体，通过一个苯环连接，设计合成了一种新型的 TADF 荧光团 PXZT。PXZT 不仅表现出了典型的热激活延迟荧光性质，还具有聚集诱导延迟发光和结晶诱导室温磷光（room temperature phosphorimetry，RTP）的特性。其中 PXZT 可以通过自身的疏水聚集作用来消除氧气的淬灭作用，从而使其在空气中仍然能保持 TADF 性质。PXZT 的三联吡啶部分可以和锌离子相互作用而形成配合物 ZnPXZT1，此配合物大大增强了整个分子的分子内电荷转移，导致 PXZT 的荧光完全淬灭，从而降低了成像中 PXZT 本身荧光信号的干扰（图 11）。此外，所得到的锌配合物也增大了其在水中的溶解度。由于锌是真核生物和许多含锌蛋白的重要微量元素，参与多种细胞活动，推测出 ZnPXZT1 可能在细胞活动过程中重新释放出 PXZT，从而使 PXZT 的 TADF 性质得以恢复。随后这种锌配位的 ZnPXZT1 探针成功地用于 HeLa 和 3T3 细胞的时间分辨成像，发现这是一种有效的消除背景信号的方法。

图 10 TXO 和 PEG-b-PPG-b-PEG 的化学结构式

图 11 锌离子辅助调节的热激活延迟荧光机制

3 结语

随着生物成像技术的发展，荧光信号的高信噪比是生物荧光成像质量关键，然而由于生物环境的复杂性和多样性，已有荧光探针很难避免来自生物环境自身及激发光源产生的杂散光的干扰，严重影响了目标荧光信号的灵敏度及精准性，降低了成像信噪比。热激活延迟荧光（TADF）材料由于具有很小的 S1态和T1态能级差（ΔEst< 0.3 eV），T1态激子可以通过 RISC 过程，上转换到 S1态，实现了 T1态激子参与的荧光发射，其理论内量子效率达到 100%。在 OLED 材料领域，解决了以往传统荧光及磷光 OLED 低效率、高成本以及性能不稳定的难题，被誉为继荧光和磷光材料后的“第三代 OLED 器件”。TADF 材料的荧光寿命可达微秒至毫秒级，具有避免背景信号干扰（大部分背景信号荧光寿命为纳秒级），进行荧光寿命成像的潜力。但其生物相容性差、易被单线态氧淬灭的缺点严重限制了其在生物领域的应用。

目前基于 TADF 分子的研究还是一个新兴的领域，为生物成像带来了很大的突破，为细胞过程、信号通路研究及疾病的诊断治疗提供了更好的平台技术。本文总结 TADF 的发光机制及分子设计原则，并归纳了已有的避免单线态氧淬灭及改善探针分子生物相容性的方法。但整体技术还不成熟，TADF 探针的选择性、靶向性不高，TADF 探针在生物领域的研究仍面临着巨大的挑战。构建具有良好生物相容性的新型 TADF 荧光探针，改善分子探针水溶性，增强靶向性，并开发避免单线态氧淬灭的新方法，是使 TADF 分子探针应用于生物成像领域的关键和需解决的瓶颈问题。

[1] Li Y, Sun Y, Li J, et al. Ultrasensitive near-infrared fluorescence-enhanced probe for in vivo nitroreductase imaging. J Am Chem Soc, 2015, 137(19):6407-6416.

[2] Verwilst P, Kim HR, Seo J, et al. Rational design of in vivo tau tangle-selective near infrared fluorophores: expanding the BODIPY universe. J Am Chem Soc, 2017, 139(38):13393-13403.

[3] Lozano-Torres B, Galiana I, Rovira M, et al. An off-on two-photon fluorescent probe for tracking cell senescence in vivo. J Am Chem Soc, 2017, 139(26):8808-8811.

[4] Zhang KY, Qi Y, Wei H, et al. Long-lived emissive probes for time-resolved photoluminescence bioimaging and biosensing. Chem Rev, 2018, 118(4):1770-1839.

[5] Hanaoka K, Kikuchi K, Kobayashi S, et al. Time-resolved long-lived luminescence imaging method employing luminescent lanthanide probes with a new microscopy system. J Am Chem Soc, 2007, 129(44):13502-13509.

[6] Gorman A, Killoran J, O'Shea C, et al. In vitro demonstration of the heavy-atom effect for photodynamic therapy. J Am Chem Soc, 2004, 126(34):10619-10631.

[7] Cao X, Zhang D, Zhang S, et al. CN-containing donor–acceptor-type small-molecule materials for thermally activated delayed fluorescence OLEDs. J Mater Chem C, 2017, 5(31):7699-7714.

[8] Im Y, Byun SY, Kim JH, et al. Recent progress in high-efficiency blue-light-emitting materials for organic light-emitting diodes. Adv Functional Mater, 2017, 27(13):1603007.

[9] Baldo MA, O'Brien DF, You Y, et al. Highly efficient phosphorescent emission from organic electroluminescent devices. Nature, 1998, 395(6698):151-154.

[10] Parker CA, Hatchard CG. Triplet-singlet emission in fluid solutions. Phosphorescence of eosin. Trans Faraday Soc, 1961, 57(3):132-136.

[11] Endo A, Sato K, Yoshimura K, et al. Efficient up-conversion of triplet excitons into a singlet state and its application for organic light emitting diodes. Appl Phys Lett, 2011, 98(8):083302.

[12] Zhang Q, Li B, Huang S, et al. Efficient blue organic light-emitting diodes employing thermally activated delayed fluorescence. Nat Photonics, 2014, 8(4):326-332.

[13] Sato K, Shizu K, Yoshimura K, et al. Organic luminescent molecule with energetically equivalent singlet and triplet excited states for organic light-emitting diodes. Phys Rev Lett, 2013, 110(24):247401.

[14] Baleizão C, Nagl S, Borisov SM, et al. An optical thermometer based on the delayed fluorescence of C70. Chemistry, 2010, 13(13):3643- 3651.

[15] Uoyama H, Goushi K, Shizu K, et al. Highly efficient organic light-emitting diodes from delayed fluorescence. Nature, 2012, 492(7428):234-238.

[16] Tan JH, Huo YP, Cai N, et al. Progress on donor-acceptor type thermally activated delayed fluorescence based blue emitters. ChinJ Org Chem, 2017, 37(10):2457-2480. (in Chinese)

谭继华, 霍延平, 蔡宁, 等. 电子给体-受体型热活化延迟荧光蓝光材料研究进展. 有机化学, 2017, 37(10):2457-2480.

[17] Yang Z, Mao Z, Xie Z, et al. Recent advances in organic thermally activated delayed fluorescence materials. Chem Soc Rev, 2017, 46(3): 915-1016.

[18] Méhes G, Nomura H, Zhang Q, et al. Enhanced electroluminescence efficiency in a spiro-acridine derivative through thermally activated delayed fluorescence. Angew Chem Int Ed Engl, 2012, 51(45):11311- 11315.

[19] Kawasumi K, Wu T, Zhu T, et al. Thermally activated delayed fluorescence materials based on homoconjugation effect of donor-acceptor triptycenes. J Am Chem Soc, 2015, 137(37):11908- 11911.

[20] Zhang Q, Li J, Shizu K, et al. Design of efficient thermally activated delayed fluorescence materials for pure blue organic light emitting diodes. J Am Chem Soc, 2012, 134(36):14706-14709.

[21] Shizu K, Noda H, Tanaka H, et al. Highly efficient blue electroluminescence using delayed-fluorescence emitters with large overlap density between luminescent and ground states. J Phys Chem C, 2015, 119(47):26283-26289.

[22] Hirata S, Sakai Y, Masui K, et al. Highly efficient blue electroluminescence based on thermally activated delayed fluorescence. Nat Mater, 2015, 14(3):330-336.

[23] Cho YJ, Jeon SK, Lee JY. Molecular engineering of high efficiency and long lifetime blue thermally activated delayed fluorescent emitters for vacuum and solution processed organic light-emitting diodes. Adv Opt Mater, 2016, 4(5):688-693.

[24] Tsai WL, Huang MH, Lee WK, et al. A versatile thermally activated delayed fluorescence emitter for both highly efficient doped and non-doped organic light emitting devices. Chem Commun (Camb), 2015, 51(71):13662-13665.

[25] Zhang D, Cai M, Zhang Y, et al. Sterically shielded blue thermally activated delayed fluorescence emitters with improved efficiency and stability. Mater Horizons, 2016, 3(2):145-151.

[26] Huang B, Yin Z, Ban X, et al. Thermally activated delayed fluorescence of N-phenylcarbazole and triphenylamine functionalised tris(aryl)triazines. Dyes Pigments, 2015, 117:141-148.

[27] Chang CH, Kuo MC, Lin WC, et al. A dicarbazole-triazine hybrid bipolar host material for highly efficient green phosphorescent OLEDs. J Mater Chem, 2012, 22(9):3832-3838.

[28] Lee J, Shizu K, Tanaka H, et al. Controlled emission colors and singlet-triplet energy gaps of dihydrophenazine-based thermally activated delayed fluorescence emitters. J Mater Chem C, 2015, 3(10): 2175-2181.

[29] Inomata H, Goushi K, Masuko T, et al. High-efficiency organic electrophosphorescent diodes using 1,3,5-triazine electron transport materials. Chem Mater, 2004, 16(7):1285-1291.

[30] Zhang Y, Zhang D, Cai M, et al. Towards highly efficient red thermally activated delayed fluorescence materials by the control of intra-molecular π-π stacking interactions. Nanotechnology, 2016, 27(9):094001.

[31] Liu M, Seino Y, Chen D, et al. Blue thermally activated delayed fluorescence materials based on bis(phenylsulfonyl)benzene derivatives. Chem Commun (Camb), 2015, 51(91):16353-16356.

[32] Kobayashi J, Kato K, Agou T, et al. Synthesis of dibenzochalcogenaborins and systematic comparisons of their optical properties by changing a bridging chalcogen atom. Chem Asian J, 2009, 4(1):42-49.

[33] Li M, Liu Y, Duan R, et al. Aromatic-imide-based thermally activated delayed fluorescence materials for highly efficient organic light-emitting diodes. Angew Chem Int Ed Engl, 2017, 56(30):8818- 8822.

[34] Zeng W, Lai HY, Lee WK, et al. Achieving nearly 30% external quantum efficiency for orange-red organic light emitting diodes by employing thermally activated delayed fluorescence emitters composed of 1,8-naphthalimide-acridine hybrids. Adv Mater, 2017, 30(5):1704961.

[35] Xiong X, Song F, Wang J, et al. Thermally activated delayed fluorescence of fluorescein derivative for time-resolved and confocal fluorescence imaging. J Am Chem Soc, 2014, 136(27):9590-9597.

[36] Xiong X, Zheng L, Yan J, et al. A turn-on and colorimetric metal-free long lifetime fluorescent probe and its application for time-resolved luminescent detection and bioimaging of cysteine. Rsc Adv, 2015, 66(5):53660-53664.

[37] Zhang J, Chen W, Chen R, et al. Organic nanostructures of thermally activated delayed fluorescent emitters with enhanced intersystem crossing as novel metal-free photosensitizers. Chem Commun (Camb), 2016, 52(79):11744-11747.

[38] Li T, Yang D, Zhai L, et al. Thermally activated delayed fluorescence organic dots (TADF odots) for time-resolved and confocal fluorescence imaging in living cells and in vivo. Adv Sci (Weinh), 2017, 4(4):1600166.

[39] Hu W, Guo L, Bai L, et al. Maximizing aggregation of organic fluorophores to prolong fluorescence lifetime for two-photon fluorescence lifetime imaging. Adv Healthc Mater, 2018, 7(15): e1800299.

[40] Ni F, Zhu Z, Tong X, et al. Organic emitter integrating aggregation-induced delayed fluorescence and room-temperature phosphorescence characteristics, and its application in time-resolved luminescence imaging. Chem Sci, 2018, 9(28):6150-6155.

国家自然科学基金（21807116）；中国医学科学院医学与健康科技创新工程（2017-I2M-2-004）

张青扬，Email：zhangqingyang@imm.ac.cn；胡海宇，Email：haiyu.hu@imm.ac.cn

2018-10-11

10.3969/j.issn.1673-713X.2018.06.009