Different from numerous chromophores commonly exploited as fluorescent materials, examples of steadily fluorescent azobenzene compounds are limited. Attempts to increase and modulate the fluorescence performance of azobenzene compounds are quite recent and based on suppression of fast photo-isomerization. However, the utilization of azobenzene chromophores in application for fluorescent probes is still problematic due to the low luminescence efficiency compare to existing organic fluorescent materials. Improving azobenzene’s luminescence efficiency is one of the most important research purposes in this area. Moreover, unsubstituted azobenzene itself fluorescent has never been reported since the discovery of the isomerization of azobenzene in 1937.
Here, we present a simple strategy to prepare efficient red fluorescent azobenzene containing β-peptide foldamer microdot by supramolecular self-assembly induced emission enhancement. The investigation of spectroscopic properties showed that fluorescence enhancement of cis-azobenzene under UV irradiation while trans azobenzene itself in the initial solution is negligible fluorescent. By self-assembly of cis-rich azobenzene peptide foldamer, we demonstrated peptide microdot exhibiting stable red fluorescence in vivo environment without photo- bleaching problem. The self-assembly strategy allowed us to achieve luminescence properties that could not be achieved from unsubstituted azobenzene so far. We anticipate this study provide a new insight in the design and fabrication of efficient fluorescent azobenzene chromophore based materials for broad fluorescent probes and biomedical applications.
형광물질로 흔히 이용되는 많은 발색단과는 달리, 지속적으로 형광을 내는 아조벤젠 화합물의 예는 거의 없다. 아조벤젠 화합물의 형광 성능을 향샹시키고 조절하려는 연구는 매우 최근부터 시도 되었으며 이는 빠른 광 이성질화를 막는 것에 기초한다. 하지만, 기존 유기 형광 소재에 비해 낮은 발광 효율로 인하여 아조벤젠 발색단의 형광 프로브로써의 활용은 여전히 문제점이 있다. 아조벤젠 화합물의 발광 효율을 향상시키는 것은 현재 이 분야의 연구자들의 주요 연구 목표 중 하나이다. 또한, 1937년 아조벤젠의 이성질화가 처음 발견된 이후 치환이 안 된 아조벤젠 분자 자체에서 형광을 나타내는 연구는 보고된 적이 없다.
본 학위 논문에서는 초분자 자기 조립 유도 방출 향상에 의한 아조벤젠을 포함한 베타-펩타이드 폴대머 마이크로닷을 합성하는 간단한 전략을 제시한다. 분광학적 성질에 대한 조사를 통하여 트랜스-아조벤젠 자체는 초기 용액에서 거의 형광이 없는 반면에 자외선 조사 후 얻어진 시스-아조벤젠은 형광이 증가되는 현상을 보여주었다. 시스-이성질체가 풍부한 아조벤젠 펩타이드 폴대머의 자기조립을 통해 광 표백 문제없이 생체 내에서 안정적인 적색 형광 환경을 보이는 펩타이드 마이크로닷을 시연했다. 또한 자기 조립 전략을 통해 지금까지 치환이 안 된 아조벤젠으로는 얻을 수 없었던 형광 특성을 얻을 수 있었다. 우리는 이 연구가 광범위한 광전자공학 및 생의학 응용을 위한 효율적인 형광 아조벤젠 발색단 기반 재료의 설계 및 제작에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대한다.
