基于聚集诱导发光荧光探针的细胞成像研究进展

荧光探针是化学传感技术领域在20世纪末的一项重大发现,具有合成简单、灵敏度高、选择性好、响应时间短、可视化高等优点。 将具有聚集诱导发光现象(AIE)特征的荧光基团与具有生物相容性的高分子结合起来,使得荧光材料具有毒性低、光稳定性好、生物相容性好等特点。 在分子、离子检测和细胞成像技术中得到广泛的研究和应用。 本文综述了细胞质成像、细胞膜成像、线粒体成像、溶酶体成像、脂滴成像、细胞核成像、细胞核和线粒体双靶向性成像的荧光探针,并对其应用前景做了展望。     

聚集诱导发光应用研究进展

传统的荧光化合物在聚集态时,会导致荧光猝灭;而聚集诱导发光(AIE)化合物在溶液中单分子状态时呈现弱的荧光,但当形成聚集态时发出强的荧光,这是由于分子内旋转受阻(RIR)和聚集形态的改变所致.综述了2008年以来聚集诱导发光最新应用研究进展,如用以检测离子、气体、有机小分子、爆炸物、蛋白、酶等化学/生物传感器;向传统的聚集引起猝灭化合物引入AIE单元,制备高效固态发光器件等;通过压力、热、溶剂蒸汽等调控聚集态,构建可逆的刺激性多重响应材料;发展与生物体具有良好兼容性的聚集体杂化纳米颗粒(如荧光硅纳米颗粒、聚合物胶束、电解质等),以用于生物体内成像、结构解析及检测等.     

聚集诱导发光高分子在光学诊疗应用中的研究进展

高分子因其优异的光学特性、良好的生物相容性和分子结构易于调控等优势,在光学诊疗领域表现出巨大应用潜力.然而,传统荧光分子的聚集导致荧光淬灭现象限制了其生物应用.聚集诱导发光(AIE)分子因其聚集态高效发光的优势而备受关注.本文从AIE高分子的构建出发,重点介绍了D-A型共轭聚合物的构建策略、构-效关系以及相对于小分子的性能和应用优势,并从生物成像、肿瘤诊疗和抗菌三个方面总结了AIE高分子在光学诊疗领域的最新研究进展.生物成像方面主要总结了NIR-Ⅱ区AIE高分子在深部组织高分辨率荧光成像中的应用;肿瘤诊疗方面主要介绍了AIE高分子在光动力治疗、光热治疗及联合治疗中的应用;以及介绍了AIE高分子在细菌感染光动力治疗中的应用.最后对AIE高分子在光学诊疗领域的未来发展前景进行了展望.     

聚集诱导发光探针用于细胞缺血再灌注诱导过氧化氢成像研究

过氧化氢是一种重要的内源性信号分子,参与调控多种生理和病理过程.缺血再灌注会诱导产生大量内源性过氧化氢,对细胞和组织造成严重损伤.聚集诱导发光探针能够规避常规荧光团浓度过大所引起的聚集荧光淬灭的问题.以4-乙烯吡啶修饰的四苯乙烯为荧光基团,苯硼酸为过氧化氢识别基团,设计合成了一种具有聚集诱导发光性质的长波长过氧化氢荧光探针.光谱测试结果表明,探针对过氧化氢具有较好的选择性和较高的灵敏度,最低检测限为6.9×10^-8mol/L.共聚焦成像结果表明,探针具有较好的细胞通透性,可用于糖氧剥夺再灌注诱导HeLa细胞和脂多糖诱导斑马鱼内源性过氧化氢生成研究.     

四苯乙烯和三苯乙烯修饰的8-羟基喹啉聚集诱导发光特性研究

将2-甲基-8-羟基喹啉与四苯乙烯或三苯乙烯基团结合,合成了两种新型喹啉衍生物(4-Br-TPE-8HQ及TriPE-8HQ),并对其进行了光物理性能研究。结果发现,连接有四苯乙烯的喹啉衍生物能够体现聚集诱导发光(AIE)特性,而连接三苯乙烯的喹啉衍生物却显示温和的聚集诱导猝灭(ACQ)效应,实现了通过功能基团来调节目标分子聚集诱导效应的目的。研究发现,不同体系下分子的整体平面性有所不同,其中三苯乙烯修饰的衍生物在溶液中的荧光寿命(0.55 ns)高于固体荧光寿命(0.43 ns);循环伏安法证明两者具有良好的电化学稳定性,计算得到的4-Br-TPE-8HQ和TriPE-8HQ的LUMO能级分别为-2.40 eV和-2.43 eV,表明为两个化合物注入电子是可行的。     

二苯乙烯基蒽聚集诱导发光材料体系的研究进展

具有聚集诱导发光(AIE)性质的有机荧光分子由于其扭曲的分子构型,在聚集态或固态表现出显著增强的荧光发射,避免了传统有机荧光分子的浓度猝灭现象,因而在光电器件、生物传感等领域有着广泛的应用.本文着重介绍了具有AIE性质的二苯乙烯基蒽(DSA)衍生物及其在高效固态发光材料、刺激响应材料、生物成像和生物与化学传感等领域的研究进展.     

聚集诱导发光分子寡聚体研究进展

分子聚集行为与细胞内多种代谢过程息息相关,如细胞衰老过程中色斑形成,Aβ肽在阿尔茨海默病病人的脑中聚集行为等.定量化的研究分子聚集效应对于研究分子间的弱相互作用,分子聚集成核过程至关重要.目前,针对聚集效应初期分子寡聚体形成过程的研究仍然处于初期阶段.聚集诱导发光(aggregation-induced emission,AIE)为研究分子聚集行为提供了一种直观、便捷的策略.但是,由于聚集过程的难以精细控制,定量化描述聚集分子数目与发光行为的关系仍然是巨大的挑战.本综述对近期制备聚集诱导发光分子寡聚体的工作进行汇总.根据形成分子寡聚体的作用力的不同,将目前构建荧光分子寡聚体方法分为以下4类:化学成键作用、主客体相互作用、DNA限域作用和微纳空间限域作用.进一步地,还讨论了分子聚集体的发光行为.通过本综述,有望推动AIE分子寡聚体发光性质的量化研究并为研究分子聚集成核过程带来一定的启示.     

聚集诱导发光分子在光动力治疗中的研究进展

光动力治疗(PDT)已成为治疗癌症的重要方法之一。传统光敏剂由于存在选择性差、易光漂白等问题,极大地限制了其在临床上的应用。而具有聚集诱导发光特性的荧光分子(AIEgens),在光照条件下能产生活性氧,并能够将肿瘤细胞杀死,具有治疗癌症的功效。此外,AIEgens还具有易制备、荧光特性优异、生物相容性好以及被动靶向效应(EPR效应)等优点,已被广泛应用于光动力治疗领域,并取得了巨大的发展,具有潜在的医学应用价值。该文主要概括并讨论了近5年来AIEgens在光动力治疗中的研究进展,并进行了展望。     

聚集诱导发光分子在公共安全领域中的应用

对于公共安全中存在的安全隐患及时检测和预防有助于保护公民的身体健康和财产安全。荧光检测技术以其优异的选择性、高的灵敏度、快的响应速度引起了广泛的研究。聚集诱导发光(AIE)材料作为一种与聚集导致发光猝灭(ACQ)材料截然相反的新兴有机荧光材料,实现了发光分子在固态或是聚集态下的高荧光量子产率。而独特的AIE特性,使其不必担心由于分子聚集导致的荧光信号的降低或猝灭,同时由于分子聚集程度的增加引起荧光颜色和强度的变化,可以被用来实现对靶标物的定性和定量分析,为荧光分析检测提供了新的思路和方案。目前基于AIE的荧光检测方法及相关技术已经被广泛应用各个领域,其中在公共安全领域的研究表现突出,并取得较高的研究成果。本文分析总结了近几年来AIE分子在公共安全领域中的应用进展,包括爆炸性物质、指纹识别、毒品检测、食品安全等方面,并对目前存在的问题和应用前景进行了总结和展望。     

四苯乙烯衍生物与大环主体在主客体相互作用下的聚集诱导发光

具有聚集诱导发光性质化合物的发展不仅很大程度上解决了传统有机分子发色团在高浓度、固态或者薄膜等形式的聚集状态下荧光猝灭的问题,而且扩展了有机发色团在荧光探针、传感器以及细胞成像等方面的应用。其中,四苯乙烯及其衍生物作为具有聚集诱导发光性质的典型化合物已被广泛应用在材料化学、生物化学等相关研究领域。受此启发,超分子化学家也将这类具有聚集诱导发光性质的四苯乙烯及其衍生物作为研究对象引入到超分子化学的领域,特别是利用大环主体与四苯乙烯客体通过主客体相互作用有效地限制了荧光客体分子的分子内转动或运动,增强了这类超分子体系的发光强度,并为其在刺激响应性传感器、智能探针等方面提供了新思路。本文总结了近年来涉及四苯乙烯衍生物与大环主体通过主客体相互作用形成聚集诱导发光超分子体系的发展,并按照大环主体进行分类简要介绍其应用。     

具有聚集诱导发光特性的四苯基乙烯研究进展

具有聚集诱导发光(aggregation-induced emission,AIE)性质的四苯基乙烯及其衍生物(tetraphenylethenes,TPEs)因其发光性能优良、合成简便、易多功能化而越来越受到关注.本文着重对最近几年TPEs的AIE性质研究进展进行综述.在阐述结构与AIE性质之间关系的同时,介绍了TPEs在生物、化学传感器及其它方面的应用, 并对TPEs的设计与应用给予展望.     

高效近红外聚集诱导发光纳米粒子用于生物成像的研究

基于荧光共振能量转移机理（FRET）,利用两亲性聚合物Pluronic F-127共包覆两种聚集诱导发光（Aggregation-induced Emission,AIE）材料TPABDFN和TPE-Me,制备了高效近红外发射TPABDFN/TPE-Me@F127纳米粒子.实验表明,这种聚合物纳米粒子具有很大的斯托克斯位移和较高的荧光量子效率,很好的单分散性、稳定性,以及较好的生物相容性和低的细胞毒性,对HepG2细胞进行荧光生物成像,得到很好的细胞成像效果.     

聚集诱导发光分子在微生物检测和抗菌治疗中的应用

微生物检测和抗菌治疗与人类健康息息相关,快速检测和有效清除病原微生物对疾病治疗至关重要。传统的微生物检测方法如酶联免疫吸附检测（ELISA）、聚合酶链式反应（PCR）技术等,通常操作步骤复杂、耗时长且对仪器要求较高。另一方面,耐药性微生物的出现使得新型抗菌疗法的研发成为亟待解决的问题。聚集诱导发光分子（AIEgens）由于其出色的荧光和光敏性能,在微生物检测和抗菌治疗中表现出巨大的应用潜力。本文对AIEgens在微生物检测中的应用进行简要综述,总结了基于AIEgens的光动力治疗（photodynamic therapy, PDT）在细菌感染和多重耐药性细菌的清除中的应用研究,并对存在的不足以及未来的发展前景进行了讨论和展望。     

聚集诱导发光有机氟化合物的研究进展

聚集诱导发光(aggregation-induced emission, AIE)化合物因在生物和化学传感、发光材料、显示等领域具有重要价值而备受关注.作为一类重要的功能分子,有机氟化合物在化学和材料等领域被广泛研究.汇总了具有聚集诱导发光性质的有机氟化合物,并进行了分类讨论.AIE有机氟化合物包括氟代的四苯基乙烯(TPE)衍生物、二苯乙烯基蒽(DSA)衍生物、氰基二苯基乙烯衍生物和二苯乙烯基苯衍生物等常见的AIE化合物,也包括聚合物、碳硼烷簇合物和室温磷光化合物,还有其它一些含氟结构.AIE化合物氟代后,稳定性一般会提高,氟原子参与分子间相互作用,导致聚集态的结构发生改变,从而导致发光性质的改变,如发光增强、发光波长红移(蓝移)或发光量子效率及发光寿命提高等.最后,对AIE有机氟化合物的研究前景进行了展望.     

糖基聚集诱导发光材料的研究进展

聚集诱导发光材料具有优异的光学性质,在传感检测等领域具有广泛用途.由于大部分聚集诱导发光类荧光基团具有很强的疏水性,一定程度上限制了其应用范围.近五年,基于糖类分子结构多样和水溶性好的优势,我们课题组将多种糖类物质和聚集诱导发光分子偶联,制备出一系列糖基聚集诱导发光材料.该类材料有很好的水溶性和生物相容性,能够降低背景荧光和生物毒性.通过和目标检测物结合或者反应,实现了对多种生物活性分子的荧光检测和细胞成像.本文综述了近年来糖基聚集诱导发光材料领域的重要研究进展,以进一步拓展聚集诱导发光材料的应用领域,为生物活性物质功能监测和糖化学生物学的研究等提供有效的研究工具.     

基于聚集诱导发光的荧光探针法检测植酸和植酸酶

以4-甲氧基二苯甲酮为原料,合成了四苯乙烯季铵盐化合物4,将其作为荧光探针分子用于植酸和植酸酶的检测。植酸中含有6个带负电荷的磷酸根离子,在静电引力的作用下,诱导带正电荷的四苯乙烯季铵盐发生聚集,导致荧光增强;向该体系中加入植酸酶后,在植酸酶的催化作用下,植酸被水解,聚集体解聚,荧光明显减弱。从而建立了水相中植酸和植酸酶检测的新方法,实现了对植酸和植酸酶的灵敏检测。     

基于聚集诱导发光的荧光多肽探针检测谷胱甘肽

采用固相合成法将聚集诱导发光分子NI-COOH与GSH响应的多肽序列共价连接,得到兼具NI探针的聚集诱导发光性能和GSH响应性的多肽探针(NI-GFFKESSRGD),可用于GSH的体外检测。在50～600μmol/L的GSH浓度范围内,多肽探针的荧光强度和GSH浓度呈良好的线性关系,在该范围内可对未知浓度的GSH样品进行准确定量,误差小于0.5%。当多肽的浓度进一步增加至2.0%(w/w)时,可形成GSH响应的超分子水凝胶,其微观形貌上呈现纳米纤维交联的网状结构,流变性能上具有良好的粘弹特性和剪切稀化特点,是一类优秀的可注射性材料。多肽探针对成纤维细胞和肿瘤细胞具有良好的细胞相容性,表明该探针在非入侵性的活体生物分子检测上具有良好的应用前景。     

核酸适配体荧光探针在生化分析和生物成像中的研究进展

核酸适配体是指通过体外筛选技术从核酸文库中筛选出来,能够高特异性、高亲和力识别靶标物的寡核苷酸序列,具有靶标类型广泛、合成简单、相对分子质量小、化学稳定性高、易于进行生物化学修饰等优点。 核酸适配体能够通过折叠成特定的二维或三维构型与靶标物特异性结合,加上合适的信号转导机制,为重要靶标物的研究提供理想的分子识别与分子检测探针。 荧光检测技术具有高灵敏、高分辨率、易于实现多元分析等优点。 将核酸适配体的分子识别特性与荧光优异的光学检测性能相结合,在生命科学研究领域有着广泛的应用空间。 本文主要综述了核酸适配体荧光探针常见的分子设计和信号响应方式,及其在细胞成像、亚细胞成像中的应用研究,并对核酸适配体探针目前面临的一些挑战进行了讨论,最后对其未来的发展方向进行了展望。     

近红外发光的聚集诱导发光分子在抗菌光动力治疗中的应用

抗生素的误用和滥用,使越来越多的耐药细菌出现,对人类构成致命威胁。近年来,聚集诱导发光材料的发展和生物学科的交叉融合,为治疗细菌感染提供了许多创新思路。相对于紫外/可见光,近红外(NIR)光具有优异的组织深度渗透性和安全性等独特优势,有利于构建光动力抗菌平台进行深度治疗。随着对聚集诱导发光分子(AIEgens)设计及应用的不断探索,AIEgens在光动力抗菌治疗中表现出巨大的应用潜力。本文综述了NIR发光的AIEgens通过光动力疗法治疗细菌感染的研究进展,讨论了不同结构的聚集诱导发光材料存在的主要问题以及该领域当前的挑战和前景。     

高性能聚集诱导发光纳米探针用于肿瘤切除手术导航

远红/近红外(FR/NIR)发射荧光材料因其在生物成像领域的巨大应用潜力而受到广泛关注.然而,根据"能隙"规则,电子带隙减小时,非辐射失活途径占据能量耗散主导地位,因此制备高量子产率、长发射波长的有机FR/NIR材料仍然是一个挑战.本文通过引入扭曲构象基团(四苯基乙烯)对分子聚集态进行调控,合成了一系列基于苯并硒二唑的...