贵州大学化学与化工学院、贵州省大环化学及超分子化学重点实验室张威同学（肖昕教授课题组）利用螺旋瓜环tQ[14-15]独特的天然双空腔结构，通过非共价键作用引入不同功能的客体分子构筑了系列性能丰富的超分子组装体，并将其应用于生物传感、白光LED材料、水环境污染等领域，取得了系列成果。具体包含以下四个体系：
体系一：生物成像
在这项研究中，首先通过tQ[14]和四苯乙烯(TPE-4P)之间的主客体作用构建了基于tQ[14]的AIE超分子网状聚合物（TPE-4P@tQ[14]），其显示出良好的荧光性能。TPE-4P@tQ[14]不仅可以对HeLa细胞显示出良好的生物相容性，而且能选择性地检测水溶液中的Fe3+。最后TPE-4P@tQ[14]被成功地应用于区分正常细胞和铁过载细胞。该成果发表于学术期刊 Sensors and Actuators: B. Chemical（IF：9.221），题为“tQ[14]-based AIE supramolecular network polymers as potential bioimaging agents for the detection of Fe3+ in live HeLa cells” 文章链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.131189。
图1：基于 TPE-4P@tQ[14]构筑人工光收集系统应用生物成像示意图
体系二：人工光捕获系统
该项工作通过两步组装的策略构筑了基于Q[n]s的线性超分子聚合物（APy@tQ[15]@Q[10]）作为能量供体。在这个过程中，荧光发射经历了从微弱的荧光到绿色荧光，最后到亮黄色的荧光变化。随后，再加入罗丹明B（RB）作为能量接受体，制
了一个具有较高天线效应和能量传输效率的人工光收集系统。该系统已被应用于红色通道HeLa细胞的成像，显示了良好的染色效果和细胞形态识别能力。因此，该系统在标记和跟踪活细胞方面具有一定的应用潜力。该成果发表于学术期刊 Sensors and Actuators: B. Chemical（IF：9.221），题为 An efficient supramolecular artificial light-harvesting system based on twisted cucurbit[15]uril and cucurbit[10]uril for live cell imaging” 文章链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.132006。
图2：基于 APy@tQ[15]@Q[10]构筑人工光收集系统应用生物成像示意图。
体系三：白光LED材料
在这项工作中，课题组利用咪唑衍生物（DIm）与螺旋14元瓜环(tQ[14])通过主客体相互作用构建一种线型超分子聚合物(DIm@tQ[14])。得益于其优越的聚集诱导发射效应(AIE)而做为理想的能量供体，通过向组装体DIm@tQ[14]中加载荧光染料(ESY)实现第一步能量传递，随后加载另一种荧光染料(NiR)实现了第二步能量传递，效率高达91.47%。在两步能量转移的过程中，ALHSs的发射颜色经历了从青色-黄绿色-橙红色的变化，可以通过调节供体/受体摩尔比实现明亮的白光发射。最后，该材料被成功应用于制备白光二极管发射材料。该成果发表于学术期刊 Chemical Engineering Journal（IF：16.744），题为“Two-step, sequential, efficient, artificial light-harvesting systems based on twisted cucurbit[14]uril for manufacturing white light emission materials” 文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136954。
图3：基于 DIm@tQ[14]构筑两步人工光收集系统示意图。
体系四：水环境污染
该项工作报道了一种网状聚集诱导发射(AIE) 超分子聚合物材料（TPAP-Mb@tQ[14]）。TPAP-Mb@tQ[14]不仅能够对 [Fe(CN)6]3−具有敏感的特异性识别，检测限为 1.64 × 10−7 M，而且还可以有效去除和吸附废水中的 [Fe(CN)6]3−，除率高达97.38%。同时，tQ[14]可以被循环使用。因此，基于 tQ[14] 的超分子组装体Mb@tQ[14]有潜在的用于解决水环境中存在的[Fe(CN)6]3−等污染物。该成果发表于学术期刊 ACS Applied Materials & Interfaces（IF：10.383），题为“Supramolecular Polymeric Material Based on Twisted Cucurbit[14]uril: Sensitive Detection and Removal of Potential Cyanide from Water” 文章链接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c10866。
图4：AIE超分子聚合物的形成过程对废水中阴离子去除的示意图
以上系列论文第一作者为2020级博士研究生张威（导师为肖昕教授和倪新龙教授），通讯作者为肖昕教授。