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 2020年2月15日，南開大學(xué)丁丹教授牽頭，聯(lián)合南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院鄭磊教授團(tuán)隊(duì)、華南理工大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)、深圳金準(zhǔn)生物醫(yī)學(xué)工程有限公司開展聯(lián)合攻關(guān)，僅歷時(shí)七天，成功研制出新冠病毒（2019-nCoV）IgM/IgG抗體快速測(cè)試卡，可在15分鐘左右完成檢測(cè)，具有操作簡(jiǎn)單、容易判讀、靈敏度高等優(yōu)勢(shì)。據(jù)悉，研究者在檢測(cè)卡中引入高性能AIE量子點(diǎn)作為信號(hào)單元，大大提高了抗體檢測(cè)的靈敏度，讓AIE科技成果走入抗疫前線。今天“高分子科學(xué)前沿”帶大家一起盤點(diǎn)AIE材料的最新應(yīng)用成果。

圖為南開大學(xué)聯(lián)合國(guó)內(nèi)多家單位研發(fā)的新型冠狀病毒診斷試劑盒

2001年8月14日，香港科技大學(xué)唐本忠教授課題組首次提出了聚集誘導(dǎo)發(fā)光（Aggregation-induced emission，AIE）的概念并研究了五苯基噻咯衍生物的光致發(fā)光性質(zhì)，打破了傳統(tǒng)思維，使越來(lái)越多的AIE分子走入科研工作者的視線中。目前，全球80余個(gè)國(guó)家和地區(qū)的約1600個(gè)單位的科學(xué)家正在進(jìn)行AIE相關(guān)研究。AIE領(lǐng)域發(fā)表的論文數(shù)和引用次數(shù)均呈指數(shù)增長(zhǎng)。開創(chuàng)了一個(gè)由中國(guó)科學(xué)家原創(chuàng)并引領(lǐng)、國(guó)外科學(xué)家競(jìng)相跟進(jìn)的研究領(lǐng)域（經(jīng)典回顧| 聚集誘導(dǎo)發(fā)光的開山之作：一篇《CC》，開啟中國(guó)人引領(lǐng)世界新領(lǐng)域！）。

此外，隨著越來(lái)越多的AIE分子走入科研工作者的視野中，AIE材料的前景逐步顯現(xiàn)。AIE材料在刺激響應(yīng)、生物檢測(cè)、DNA成像、蛋白質(zhì)檢測(cè)、細(xì)胞膜成像、線粒體成像、細(xì)菌成像、組織成像、光動(dòng)力治療、離子檢測(cè)、爆 炸物檢測(cè)、指紋識(shí)別、發(fā)光二極管、光波導(dǎo)、圓偏振發(fā)光和液晶等十六大領(lǐng)域顯示出應(yīng)用的前景，本文選取各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中具有代表性的文章，分享給大家。

01 有機(jī)發(fā)光二極管——全色發(fā)光

有機(jī)發(fā)光二極管（Organic Light Emitting Diode, OLED）是一種能將電能轉(zhuǎn)換為光能的固態(tài)器件，其發(fā)光層要求有機(jī)物具備聚集態(tài)發(fā)光，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，而相比于傳統(tǒng)的ACQ化合物，AIE化合物顯然更適合用于制備OLED器件，也受到了廣泛的研究關(guān)注。

武漢大學(xué)李振、中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所馬東閣合作通過(guò)簡(jiǎn)單地將兩個(gè)四苯乙烯單元相連，得到了一系列具有藍(lán)光發(fā)射的AIE化合物（如圖1a所示），該類化合物結(jié)構(gòu)剛性，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，可用于制備OLED器件。研究者們制備得到的非摻雜器件的發(fā)射波長(zhǎng)位于435-459 nm，可實(shí)現(xiàn)深藍(lán)光的發(fā)射。其中基于mTPE-pTPE的器件的最大亮度為3266 cd?m-2, 光電流為2.8 cd?A-1, 外量子效率為1.9 %，相關(guān)工作發(fā)表于《Advanced Functional Materials》。

香港科技大學(xué)唐本忠院士、華南理工大學(xué)趙祖金團(tuán)隊(duì)將四苯乙烯的苯環(huán)換成萘環(huán)，制備得到了TNE化合物。由于萘環(huán)比苯環(huán)體積更大，在聚集狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)受限程度更高，AIE性質(zhì)更加明顯，同時(shí)共軛擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)綠光的發(fā)射。基于TNE制備的非摻雜OLED器件發(fā)射波長(zhǎng)為520 nm, 最大亮度為8840 cd?m-2, 光電流為2.9 cd?A-1, 外量子效率為1.0 %，相關(guān)工作發(fā)表于《Chemical Communication》。

香港科技大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)將二苯胺部分接入經(jīng)典的二甲基四苯基噻咯分子中，得到了DMTPS-DPA分子，一方面，二苯胺基對(duì)噻咯環(huán)有很強(qiáng)的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移，有助于提高發(fā)光效率，另一方面，其螺旋槳結(jié)構(gòu)位阻增大，同樣有利于高效的聚集體發(fā)光，固態(tài)下熒光量子效率高達(dá)74 %。基于DMTPS-DPA的黃光OLED器件發(fā)射波長(zhǎng)為548 nm, 最大亮度為14038 cd?m-2, 光電流為7.6 cd?A-1, 外量子效率為2.26 %，相關(guān)工作發(fā)表于《Chemical Science》。

中山大學(xué)池振國(guó)、許家瑞團(tuán)隊(duì)制備了兩種AIE化合物（V2BV2和T2BT2），基于這兩種化合物的OLED器件的發(fā)射波長(zhǎng)分別為643 nm和660 nm，實(shí)現(xiàn)了紅光發(fā)射。更重要的是，基于T2BT2化合物非摻雜器件的最大亮度可達(dá)13535 cd?m-2，相關(guān)工作發(fā)表于《Chemical Communication》。

通過(guò)科學(xué)家的努力，目前，基于AIE化合物的OLED器件已基本實(shí)現(xiàn)全色發(fā)光，正在向高效低能耗的方向不斷前進(jìn)。上述化合物的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1. 具有AIE性質(zhì)的有機(jī)化合物用于OLED器件：(a) 藍(lán)光材料；(b) 綠光材料；(c) 黃光材料；(d) 紅光材料.

原文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201202639

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/CC/c3cc00010a#!divAbstract

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/SC/C1SC00688F#!divAbstract

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/cc/c1cc14642d#!divAbstract

02 爆 炸物檢測(cè)——下限低至0.4 ppm

香港科技大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合吉林大學(xué)于吉紅院士團(tuán)隊(duì)，以SBA-15介孔材料為載體，使用四苯乙烯結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，制備得到了一種爆 炸物檢測(cè)材料SNF-3。在聚集狀態(tài)下，四苯乙烯單元相互靠近，產(chǎn)生明顯的AIE特性，當(dāng)加入爆 炸物三硝基苯酚，受紫外光激發(fā)時(shí)，四苯乙烯結(jié)構(gòu)與三硝基苯酚產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)移，熒光猝滅，可通過(guò)檢測(cè)熒光強(qiáng)度標(biāo)定爆 炸物的濃度，其檢出下限為0.4 ppm，展現(xiàn)了超靈敏的爆 炸物檢測(cè)能力。此外，研究者進(jìn)行了SNF-3的循環(huán)檢測(cè)性能測(cè)試，如圖2所示，10次循環(huán)后，SNF-3依然能保持初始的優(yōu)異的爆 炸物檢測(cè)性質(zhì)。該研究工作為爆 炸物檢測(cè)提供了一條簡(jiǎn)便的途徑，同時(shí)也揭示了AIE化合物在該領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，相關(guān)工作發(fā)表于《Chemical Communication》。

圖2. 含四苯乙烯結(jié)構(gòu)單元的介孔材料檢測(cè)爆 炸物（三硝基苯酚）：(a) 機(jī)理；(b) 溶液熒光光譜；(c) 循環(huán)性能測(cè)試.

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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/cc/c2cc31890c#!divAbstract

03 指紋識(shí)別——讓罪犯顯形

犯罪現(xiàn)場(chǎng)的指紋信息是法醫(yī)調(diào)查中的重要線索，將指紋信息可視化，通過(guò)研究指紋中細(xì)微的分叉、脊?fàn)罨驆u狀形狀，可獲得諸多案件信息。一般地，可使用熒光染料或發(fā)光粉使指紋可視化，但該方法將不可避免地破壞指紋細(xì)節(jié)，因此，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便準(zhǔn)確的指紋識(shí)別顯得尤為重要。

基于此背景，浙江大學(xué)蘇彬教授團(tuán)隊(duì)將四苯乙烯溶液涂在含有指紋的載體上，四苯乙烯分子通過(guò)疏水作用將優(yōu)先吸附聚集在富皮脂的指紋處，在紫外燈下發(fā)光，從而顯現(xiàn)出載體上的指紋圖案。此外，載體也將影響指紋圖案，例如，在不銹鋼薄板上顯示的指紋圖案中包含分叉與脊?fàn)顥l紋，鋁箔上顯示的指紋圖案中包含湖狀與脊?fàn)顥l紋，如圖3所示，該研究工作拓展了AIE材料在指紋識(shí)別領(lǐng)域的應(yīng)用，相關(guān)工作發(fā)表于《Chemical Communication》。

圖3. (a) 四苯乙烯用于指紋識(shí)別示意圖；不同表面的指紋熒光照片：(b) 顯微鏡片；(c) 不銹鋼薄板；(d) 鋁箔.

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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/cc/c2cc30553d#!divAbstract

04 刺激響應(yīng)

刺激響應(yīng)材料是一種智能材料，其在外界刺激下可改變自身物理或化學(xué)性質(zhì)。其中，力致變色材料可通過(guò)外力刺激，通過(guò)改變化合物的堆砌形態(tài)，影響其光致發(fā)光性能。浙江大學(xué)孫景志和華南理工大學(xué)秦安軍、唐本忠團(tuán)隊(duì)制備了一種具有AIE性質(zhì)的四苯乙烯衍生物(E)-BPHTATPE，其熒光量子效率接近100%。將(E)-BPHTATPE研磨至無(wú)定形態(tài)后，熒光發(fā)射峰由447 nm紅移至477 nm，展現(xiàn)出明顯的力致發(fā)光變色的性質(zhì)。此外，由于材料具有AIE性質(zhì)，使用溶劑熏蒸可使其光致發(fā)光強(qiáng)度大大降低，可實(shí)現(xiàn)可擦寫應(yīng)用。更重要的是，無(wú)論是力致發(fā)光變色還是可擦寫的性質(zhì)，經(jīng)過(guò)4次循環(huán)操作，基本能保持初始性質(zhì)，如圖4所示，有望在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，相關(guān)工作發(fā)表于《Journal of the American Chemical Society》。

圖4. (E)-BPHTATPE化合物的：(a) 合成步驟；(b) 力致變色性質(zhì)；(c) 研磨前后光致發(fā)光譜圖；(d) 可擦寫應(yīng)用；(e) 循環(huán)性能測(cè)試.

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https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja208883h

05 光波導(dǎo)

香港科技大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)制備了一種含吡啶環(huán)的四苯乙烯衍生物（TPE-Py），該化合物在結(jié)晶狀態(tài)下能實(shí)現(xiàn)高效的熒光發(fā)射，同時(shí)易于形成微米棒狀結(jié)晶，通過(guò)紫外光激發(fā)微米晶的不同區(qū)域均能觀測(cè)到兩端發(fā)光更強(qiáng)的現(xiàn)象，即存在光波導(dǎo)性質(zhì)。如圖5所示，雖然TPE-Py微米晶末端的光強(qiáng)度隨著與激發(fā)位置距離的增加而逐漸減弱，但光損耗仍然低于0.032 dB?mm-1，性能優(yōu)于諸多已報(bào)道的光波導(dǎo)材料，展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力，相關(guān)工作發(fā)表于《Journal of Materials Chemistry C》。

圖5. TPE-Py的：(a) 合成步驟；(b) 微米晶熒光照片；(c) 同一微米晶激發(fā)不同位置的熒光照片；(d) 對(duì)應(yīng)的發(fā)射光譜；(e) 微米晶末端發(fā)光強(qiáng)度隨激發(fā)位置變化趨勢(shì).

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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/TC/c3tc30759j#!divAbstract

06 圓偏振發(fā)光

香港科技大學(xué)唐本忠院士和物理系Kam Sing Wong合作，基于經(jīng)典的二甲基四苯基噻咯，在苯環(huán)兩端接上手性的糖單元，合成得到了化合物1。相較于傳統(tǒng)的ACQ化合物，化合物1展現(xiàn)出明顯的AIE性質(zhì)，溶液中量子效率僅為0.6%，而固態(tài)下高達(dá)81.3%。此外，由于分子在聚集狀態(tài)下更容易組裝形成右旋的螺旋結(jié)構(gòu)，具有圓二色性，同時(shí)兼具高效的熒光發(fā)射，這是在傳統(tǒng)的ACQ化合物中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。更重要的是，化合物1的不對(duì)稱因子的絕對(duì)值在0.08-0.32的范圍內(nèi)，比一般報(bào)道的有機(jī)材料高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，基于上述圓二色性可將材料通過(guò)微流控技術(shù)制備熒光圖像，如圖6c所示，在紫外燈下可顯現(xiàn)出規(guī)則的綠色通道，平均寬度12.5 µm，有望進(jìn)一步應(yīng)用于更復(fù)雜的圖案制造中，相關(guān)工作發(fā)表于《Chemical Science》。

圖6. 化合物1的：(a) 合成步驟；(b) 圓二色光譜；(c) 石英載體上的微流控通道照片；

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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/sc/c2sc20382k#!divAbstract

07 離子檢測(cè)

三價(jià)金屬陽(yáng)離子的檢測(cè)具有重要的生物學(xué)意義和環(huán)境重要性。例如，Cr3+是人體必需的微量元素，但過(guò)量的Cr3+將導(dǎo)致人體內(nèi)葡萄糖和脂質(zhì)代謝紊亂，誘發(fā)糖尿病及心血管疾病。此外，Al3+也是較為常見(jiàn)的三價(jià)金屬離子之一，Al3+的過(guò)量攝入將導(dǎo)致阿爾茲海默癥和骨質(zhì)疏松癥，同樣，過(guò)量攝入的Fe3+也無(wú)法被人體代謝。

基于此背景，浙江大學(xué)孫景志和香港科技大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)合作制備了一種含吡啶結(jié)構(gòu)的四苯乙烯衍生物Py-TPE，該化合物在質(zhì)子化之后能夠產(chǎn)生明顯的紅光發(fā)射，而恰恰Cr3+、Al3+和Fe3+三種離子的水解能力較強(qiáng)，在水中能夠解離出大量的氫離子，促進(jìn)Py-TPE的質(zhì)子化與紅光發(fā)射，因而可用于檢測(cè)和區(qū)分上述三種離子，如圖7所示，相關(guān)工作發(fā)表于《Chemical Communication》。

圖7. Py-TPE的：(a) 合成步驟；(b) 檢測(cè)不同離子的熒光光譜圖；(c)不同離子在488 nm與630 nm處發(fā)射強(qiáng)度比；(d) (e) 365 nm 紫外燈與日光下含10 µM Py-TPE的不同離子溶液照片.

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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/CC/c2cc38246f#!divAbstract

08 組織成像——量子效率是商用QD655的十倍

新加坡國(guó)立大學(xué)劉斌、Lai Guan Ng團(tuán)隊(duì)將AIE分子應(yīng)用于近紅外光生物組織成像技術(shù)。一般地，近紅外區(qū)域（700-1000 nm）生物底物的光吸收最小，且近紅外光對(duì)深層組織具有穿透性，干擾性和光毒性都最小。同時(shí)也要求AIE分子具有近紅外激發(fā)產(chǎn)生高能可見(jiàn)熒光的能力。研究者制備了一種含四苯乙烯和苯并噻二唑的分子（BTPEBT），該化合物在聚集狀態(tài)下能夠被近紅外光激發(fā)，產(chǎn)生綠色熒光發(fā)射，將其于DSPE-PEG2000組裝成具有AIE性質(zhì)的發(fā)光量子點(diǎn)，直徑約33 nm，將其應(yīng)用于小鼠的腦部血管、脊髓血管及耳部皮下血管組織的成像，如圖8所示，同時(shí)研究者也使用商用的20-25 nm的QD655作為參照，100 s內(nèi)，AIE量子點(diǎn)和QD655發(fā)射光子的數(shù)目分別為6.07×105 counts和5.40×105 counts，一定時(shí)間內(nèi)發(fā)射光子數(shù)目的多少?zèng)Q定了成像的分辨率高低。此外，該AIE量子點(diǎn)成像截面的量子吸收效率ηδ和量子效率η分別高達(dá)6.3×104 GM和62%，為QD655的2.4倍和10倍，相關(guān)工作發(fā)表于《Advanced Materials》。

圖8. (a) BTPEBT的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其量子點(diǎn)的制備；小鼠組織成像：(b) 腦部血管；(c) 脊髓血管；(d) 耳部皮下血管.

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201301938

09 細(xì)胞膜成像——遠(yuǎn)勝于Dil染料分子

細(xì)胞膜是細(xì)胞的重要組成部分，對(duì)細(xì)胞膜的標(biāo)記及可視化成像在生物醫(yī)學(xué)研究中非常重要。目前，商用的有機(jī)染料Dil和Dio可用于細(xì)胞膜成像，但這些染料的毒性較大，其次信號(hào)衰減快，無(wú)法實(shí)現(xiàn)持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的標(biāo)記成像。基于此背景，復(fù)旦大學(xué)李富友和南京工業(yè)大學(xué)Liu Rui制備一種含芴的萘酰亞胺衍生物（FD-9），該化合物具有明顯的AIE性質(zhì)，能夠特異性地黏附在細(xì)胞膜的表面用于標(biāo)記成像，如圖9所示，該化合物可以穩(wěn)定標(biāo)記HepG-2細(xì)胞膜長(zhǎng)達(dá)4天，性能遠(yuǎn)勝于Dil染料分子，相關(guān)工作發(fā)表于《Chemical Communication》。

圖9. (a) FD-9的化學(xué)結(jié)構(gòu); (b) FD-9的AIE性質(zhì)；(c) 活體HepG-2細(xì)胞膜成像.

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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/CC/c3cc46991c#!divAbstract

10 細(xì)菌成像——可用于長(zhǎng)期檢測(cè)細(xì)菌的生存狀況

通過(guò)跟蹤細(xì)菌的生存情況可用于評(píng)估抗菌藥物的藥效，但目前常規(guī)的標(biāo)記細(xì)菌的染料均具備一定的毒性和較差的光穩(wěn)定性，不適合用于長(zhǎng)期跟蹤標(biāo)記。香港科技大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)制備了一種含硼酸結(jié)構(gòu)的四苯乙烯衍生物（TPE-2BA），該化合物是一種非滲透性的DNA染色劑，無(wú)法標(biāo)記成像活體細(xì)菌，當(dāng)細(xì)菌死亡后，TPE-2BA可進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)與DNA相互作用成像，同時(shí)，研究者也使用一種常見(jiàn)的標(biāo)記物PI作為對(duì)比，結(jié)果表明，TPE-2BA可用于監(jiān)測(cè)細(xì)菌的存活情況長(zhǎng)達(dá)4天時(shí)間，而PI僅20 min失活，此外，TPE-2BA標(biāo)記細(xì)菌的明顯高于PI，更重要的是，TPE-2BA本身對(duì)細(xì)菌基本上無(wú)毒無(wú)害，細(xì)菌的存活率超過(guò)90%，而細(xì)菌在PIzh中的存活率不足40%，TPE-2BA展現(xiàn)出高亮度、出色的光穩(wěn)定性和良好的生物相容性，可用于長(zhǎng)期檢測(cè)細(xì)菌的生存狀況，如圖10所示，相關(guān)工作發(fā)表于《Advanced Healthcare Materials》。

圖10. TPE-2BA的化學(xué)結(jié)構(gòu)(a)及其在活死細(xì)胞中的PL光譜(b); 活細(xì)菌成像：(c) 大腸桿菌；(e) 表皮葡萄球菌；(g) 枯草桿菌；死細(xì)菌成像：(d) 大腸桿菌；(f) 表皮葡萄球菌；(h) 枯草桿菌.

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adhm.201200475

11 線粒體成像——50次掃描成像，衰減率僅20%

線粒體是一種重要的細(xì)胞器，不但為細(xì)胞供能，還參與細(xì)胞分化、細(xì)胞信息傳遞和細(xì)胞凋亡等過(guò)程。為了參與上述過(guò)程時(shí)線粒體的變化，需要引入高度特異性了光穩(wěn)定性優(yōu)異的熒光探針，而目前市售的線粒體探針的光穩(wěn)定性差。基于此背景，香港科技大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)制備了一種含三苯基膦結(jié)構(gòu)的四苯乙烯衍生物（TPE-TPP），該結(jié)構(gòu)能特異性識(shí)別細(xì)胞中的線粒體，同時(shí)附著在線粒體上進(jìn)行高效聚集誘導(dǎo)發(fā)光，從而實(shí)現(xiàn)線粒體成像。如圖11所示，經(jīng)歷了對(duì)Hela細(xì)胞50次掃描成像，TPE-TPP的信號(hào)衰減率保持在20%以內(nèi)，而商用的線粒體標(biāo)記染料MT在僅6次掃描后信號(hào)衰減至原來(lái)的25%，基本無(wú)法成像，由圖11c,d和e中也能看出使用TPE-TPP成像的Hela細(xì)胞照片較MT的亮度，分辨率更高，相關(guān)工作發(fā)表于《Journal of the American Chemical Society》。

圖11. (a) TPE-TPP的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其AIE性質(zhì)；(b) TPE-TPP和線粒體標(biāo)記物（MT）在Hela細(xì)胞中熒光信號(hào)損失圖; (c) TPE-TPP標(biāo)記Hela細(xì)胞的線粒體成像圖；(d) MT標(biāo)記Hela細(xì)胞的線粒體成像圖；(e) 成像疊加圖.

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https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja310324q

12 DNA成像

DNA片段的熒光標(biāo)記成像技術(shù)在基因檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，引起了科學(xué)家極大的興趣。一般地，主要有固相核苷酸合成和酶結(jié)合法來(lái)標(biāo)記DNA。前者主要是利用功能化的核苷磷酰胺類化合物制備功能性核酸的過(guò)程中通過(guò)染料標(biāo)記或染色，但合成過(guò)程復(fù)雜繁瑣。后者主要通過(guò)缺口翻譯、隨機(jī)啟動(dòng)和聚合酶聯(lián)反應(yīng)（polymerase chain reaction, PCR），在擴(kuò)增過(guò)程中引入熒光物質(zhì)，構(gòu)筑功能性核酸。但無(wú)論是以上那種方法，熒光物質(zhì)都面臨高濃度猝滅的問(wèn)題，而對(duì)于AIE化合物而言，這一問(wèn)題可以輕松解決。香港科技大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)和新加坡南洋理工大學(xué)Kathy Qian Luo制備了功能化的二甲基四苯基噻咯衍生物（SITC-dUTP），該化合物在展現(xiàn)出明顯AIE性質(zhì)的同時(shí)，能夠在PCR過(guò)程中通過(guò)酶切結(jié)合到DNA片段中，實(shí)現(xiàn)了DNA的標(biāo)記成像，如圖12所示，相關(guān)工作發(fā)表于《Chemical Communication》。

圖12. (a) SITC和SITC-dUTP的化學(xué)結(jié)構(gòu)；(b) (c) SITC的AIE性質(zhì)表征；(d) (e) SITC-dUTP用于DNA成像的熒光照片.

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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/cc/c2cc32038j/unauth#!divAbstract

13 蛋白質(zhì)檢測(cè)——響應(yīng)更快，靈敏度更高

聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）技術(shù)常用來(lái)分離蛋白質(zhì)，然而對(duì)于痕量蛋白質(zhì)的定量分析仍然是一大挑戰(zhàn)。許多商用染料可用于染色PAGE技術(shù)分離出的蛋白質(zhì)，例如CBB（Coomassie Brilliant Blue）和銀染色劑等。然而，CBB染色劑靈敏度低，信噪比差，且染色需要多種步驟程序，而銀染色劑同樣存在高背景噪音的缺點(diǎn)。基于此背景，香港科技大學(xué)唐本忠院士和新加坡南洋理工大學(xué)Kathy Qian Luo合作，合成了一種新型的含異硫氰酸基團(tuán)的四苯乙烯衍生物（化合物2），該化合物具有明顯的AIE性質(zhì)，即在溶液中不發(fā)光，但在預(yù)染色或后染色的過(guò)程中異硫氰酸基團(tuán)可與蛋白質(zhì)的殘氨基化學(xué)鍵合，使四苯乙烯單元相互聚集發(fā)光。將該化合物用于標(biāo)記檢測(cè)牛血清蛋白（BSA），如圖13c所示，圖片的上半部分為化合物2檢測(cè)BSA，檢出下限為0.1 µg，而下半部分為CBB用于檢測(cè)BSA的照片，檢出下限為0.2 µg，此外，化合物2標(biāo)記蛋白質(zhì)的響應(yīng)速度較CBB也更快，意味著其靈敏度更高，相關(guān)工作發(fā)表于《Analyst》。

圖13. 化合物2的：(a) 合成步驟；(b) AIE性質(zhì)表征；化合物2標(biāo)記牛血清蛋白BSA的：(c) 檢出下限測(cè)試；(d) 靈敏度測(cè)試.

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https://pubs.rsc.org/EN/content/articlehtml/2012/an/c2an36002k

14 生物分子檢測(cè)新途徑

浙江大學(xué)孫景志和香港科技大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)制備了一種含醛基的二甲基四苯基噻咯衍生物（DMBFDPS），該化合物能夠與氨基酸反應(yīng)，若R基團(tuán)帶有不同長(zhǎng)度的巰基，則將產(chǎn)生不同的化合物，反應(yīng)時(shí)間大不相同，如圖14所示。因此，當(dāng)DMBFDPS用于檢測(cè)半胱氨酸（Cys）時(shí)，120 min即可出現(xiàn)明顯的聚集誘導(dǎo)發(fā)光現(xiàn)象，而當(dāng)檢測(cè)血同型半胱氨酸（Hcy），由于探針與其反應(yīng)速率較慢，3天后才能出現(xiàn)明顯的發(fā)光現(xiàn)象。研究者揭示了一種新型的檢測(cè)氨基酸等生物分子的途徑，但檢測(cè)的靈敏度有待進(jìn)一步提高，相關(guān)工作發(fā)表于《Journal of Materials Chemistry》。

圖14. DMBFDPS檢測(cè)半胱氨酸（Cys）和血同型半胱氨酸（Hcy）的：(a) 機(jī)理；(b) (c) 時(shí)間分辨光譜.

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https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2012/JM/C2JM32892E

15 液晶

杭州師范大學(xué)來(lái)國(guó)橋和國(guó)家納米科學(xué)中心王琛合作通過(guò)復(fù)雜的合成手段制備得到了兩種具有AIE性質(zhì)的二甲基四苯基噻咯衍生物（1a和1b），如圖15所示，兩種化合物結(jié)構(gòu)中除了剛性的二甲基四苯基噻咯單元外，還有長(zhǎng)烷基鏈作為軟段，能夠很好地組裝成為纖維狀聚集體，在偏光顯微鏡下可觀測(cè)其結(jié)晶行為。由1a和1b兩種化合物的DSC曲線可知，其液晶區(qū)的溫度范圍分別為146 ℃和122 ℃，相關(guān)工作發(fā)表于《Soft Matter》。

圖15. (a) 化合物1a和1b的合成路線；DSC曲線：(b) 1a；(c) 1b；化合物1a的偏光顯微鏡照片：(d) 112.4 ℃；(e) 60.6 ℃；化合物1b的偏光顯微鏡照片：(f) 127.2 ℃；(g) 67.6 ℃.

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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2010/SM/b925746b#!divAbstract

16 光動(dòng)力治療

傳統(tǒng)光動(dòng)力治療中使用的光敏劑（如卟啉類化合物，BODIPY類化合物）雖然在單分子狀態(tài)下具有良好的近紅外發(fā)射和產(chǎn)生單線態(tài)氧的能力，但其在水中容易聚集，導(dǎo)致發(fā)光效率和產(chǎn)氧能力下降，因此，引入具有高效產(chǎn)氧能力的AIE分子作為光敏劑應(yīng)用于光動(dòng)力治療，可解決上述問(wèn)題。新加坡國(guó)立大學(xué)劉斌教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一種具有紅外發(fā)射能力的光敏劑TBTC8，如圖16a所示，使用DSPE-PEG2000作為基體制備納米顆粒。在白光的照射下，TBTC8納米顆粒能夠高效地將周圍的氧氣轉(zhuǎn)換為單線態(tài)氧，效率為常見(jiàn)光敏劑Ce6的1.73倍。以4T-1乳腺癌細(xì)胞為模型，研究者測(cè)試了該納米顆粒在小鼠體內(nèi)光動(dòng)力治療的效果，結(jié)果表明，在相同條件下，TBTC8納米顆粒的光動(dòng)力治療效果要優(yōu)于Ce6，同時(shí)對(duì)小鼠的毒性可忽略不計(jì)，顯示了其在腫瘤的光動(dòng)力治療領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，相關(guān)工作發(fā)表于《Advanced Functional Materials》。

圖16. (a) TBTC8的合成路線；(b) 小鼠體內(nèi)腫瘤的光動(dòng)力治療熒光圖片；小鼠腫瘤組織剖面：(c) 色素染色圖；(g) 免疫染色圖.

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201901791