1个月7 篇Angew：唐本忠院士、彭孝军院士等人最新AIE研究进展

奇物论

2020-03-17

聚集诱导发光（aggregation-induced emission，AIE）是唐本忠院士团队在2001年偶然发现的现象：在溶液中以单分子形式存在时，分子不发光，而随着溶剂的逐渐挥干，荧光却渐渐加强。近年来，AIE在生物医学领域的研究更是如火如荼，在疾病治疗、分析检测等方向具有非常广阔的应用前景。

如，在上个月，唐本忠院士、南开大学丁丹教授和南医大郑磊教授等人利用AIE技术实现15分钟检测出新冠病毒。（点击标题可查看详情）15分钟检测冠状病毒，神奇的AIE纳米材料曾获国家自然科学一等奖，被誉为纳米光学革命四大材料之一！

下面，奇物论编辑部整理了近一个多月发表在Angew杂志上的 7 篇关于AIE材料的最新研究成果，供大家学习交流。

1. Angew：操纵多功能基于AuI的AIEgens分子结构并增强特定的癌细胞成像和治疗诊断学

金（I）N-杂环卡宾（Au^I-NHC）复合物因其高细胞毒性和稳定性而成为潜在的抗癌剂。将上述独特功能与定制的聚集诱导发射（AIE）发光剂集成在一起，以实现针对癌症的特定生物成像和有效的肿瘤治疗学是非常必要的，但很少进行研究。现在，香港科技大学唐本忠院士、Dr. Ryan T. K.Kwok和南方医科大学南方医院郑磊教授等人已开发出具有AIE特性的一系列新型Au^I-NHC化合物。

本文要点：

1）选择具有PPh₃配体的复合物，因为它既可以实现各种癌细胞的显着特异性成像，又可以有效抑制其生长，并且由于靶向结合和对硫氧还蛋白还原酶的强抑制作用，对正常细胞的毒性作用可忽略不计。

2）该复合物还可以用作强大的放射增敏剂，以增强抗癌功效，其性能优于普遍使用的金诺芬。作为治疗癌症的特异性和有效治疗药物，它在癌症诊断和精确治疗方面具有巨大潜力。

Zhang, J., et al. (2020),Multifunctional AuI‐based AIEgens: Manipulating Molecular Structures and BoostingSpecific Cancer Cell Imaging and Theranostics. Angew. Chem. Int. Ed..

DOI:10.1002/anie.202000048

https://doi.org/10.1002/anie.202000048

2. Angew：具有高ROS生成能力和生物相容性的AIE活性共轭聚合物用于细菌感染的光动力治疗

具有良好抗菌活性的新型生物相容性材料是非常需要的。于此，香港科技大学唐本忠院士和华南理工大学秦安军等人开发了具有聚集诱导发射（AIE）功能的独特共轭聚合物，可实现可靠的细菌根除。

本文要点：

1）  由于具有AIE和供体-π-受体结构，与低质量模型化合物和普通光敏剂二氢卟酚E6相比，该聚合物显示出高活性氧（ROS）生成能力。

2）  此外，发现与致病微生物的选择性结合，证明了其生物相容性。在体外和体内验证了在光照射下聚合物处理后细菌的有效生长抑制。值得注意的是，用该聚合物治疗后，从感染中恢复的速度要快于头孢氨苄。因此，这种聚合物在实际应用中具有抗击细菌相关感染的巨大潜力。

Zhou, T., et al. (2020), An AIE‐ActiveConjugated Polymer with High ROS‐Generation Ability andBiocompatibility for Efficient Photodynamic Therapy of Bacterial Infections.Angew. Chem. Int. Ed..

DOI:10.1002/anie.201916704

https://doi.org/10.1002/anie.201916704

3. Angew：可激活的AIEgen探针检测肿瘤酶活性

4. Angew：小分子AIE染色体外围探针用于细胞遗传学研究

染色体外周（CP）是覆盖在染色体外表面的复杂网络。它作为核仁成分的载体，有助于维持染色体结构，并在有丝分裂中发挥重要作用。目前用于CP荧光成像的方法在很大程度上依赖于免疫染色。于此，罗林斯卡医学院Sijie Chen等人报道了一种名为ID-IQ的小分子荧光探针，其具有聚集诱导发射（AIE）特性，用于CP成像。

本文要点：

1）通过标记CP，ID-IQ突出显示染色体边界，这使得能够快速分开接触和重叠的染色体，直接识别着丝粒，并清楚地显示染色体形态。

2）ID-IQ染色也与荧光原位杂交相容，可以帮助基因在指定染色体中的精确定位。总之，本研究提供了一种多功能的细胞遗传学工具，用于改进染色体分析，这极大地有利于临床诊断测试和基因组研究。

Wu,M., et al., A Small Molecule AIE Chromosome Periphery Probe for CytogeneticStudies. Angew. Chem. Int. Ed.. 2020.

DOI:10.1002/anie.201916718

https://doi.org/10.1002/anie.201916718

5. Angew：发光的Au纳米团簇

本文要点：

1）成功制备系列水溶性的且具有分子级纯度的硫醇保护的金纳米团簇。

2）Au纳米团簇表面的金属-有机低聚物链长越短，其AIE发光的能量越低（发光波长从可见光区可调到近红外二区），其AIE发光的强度提高越不明显。

3）金属-有机低聚物链长越短且金属核尺寸越大，其AIE发光的来源可以从表面态磷光转变为核态荧光，此变化趋势可随着团簇聚集度的提高而愈发明显。

Zhennan Wu, et al. Unravelingthe Impact of Gold(I)‐Thiolate Motifs on theAggregation‐Induced Emission of Gold Nanoclusters. Angew.Chem. Int. Ed., 2020.

DOI: 10.1002/anie.201916675.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201916675

6. Angew：光学操纵控制AIEE的时空动力学

台湾国立交通大学Teruki Sugiyama等人提出了一种通过光学操纵实现对质子化四苯乙烯衍生物聚集诱导发射增强（AIEE）的时空控制。

本文要点：

1）当单个亚微米级聚集体最初受到激光照射的限制，其荧光几乎不可检测。然后连续照射形成的聚集体会导致突然而迅速的生长，从而导致发出明亮的黄色荧光。在540nm的峰值波长处的荧光强度随着生长而显著增强，这意味着AIEE被光学操纵激活。

2）令人惊讶的是，激活AIEE的开关是由交替的激光功率任意控制的。这一结果意味着光操纵增加了质子化分子间的局部浓度，克服了质子化分子间的静电斥力，即光操纵改变了聚集体结构。从分子构象和缔合的角度，根据激光功率，将讨论光学操纵控制的AIEE的动力学和机理。

Wang, S.‐F., et al. (2020),Spatiotemporal Dynamics of Aggregation‐Induced EmissionEnhancement Controlled by Optical Manipulation. Angew. Chem. Int. Ed..

DOI:10.1002/anie.201916240

7.Angew：平面AIEgens具有增强的固态发光和ROS生成能力，可用于多药耐药细菌治疗

平面发光体在通过分子间π-π堆积相互作用克服固有聚集引起的发射猝灭方面遇到困难。虽然激发态双键重组（ESDBR）可以指导我们设计平面聚集诱导发射（AIE）发光剂（AIEgens），但其机制尚未阐明。该领域的主要挑战包括有效限制ESDBR的方法和增强AIE性能而不使用庞大取代基（例如，四苯基乙烯和三苯胺）的方法。

于此，南方科技大学李凯等人合理地开发了具有更强分子间氢键相互作用的氟代AIEgen，以限制分子运动和增加晶体密度，从而使非辐射衰变速率降低一个数量级。

本文要点：

1）调整后的ESDBR特性也显示出对粘度变化的相应响应。此外，还发现了它们的聚集诱导的活性氧（ROS）产生。

2）已经在小鼠模型中证明了这种平面AIEgen在治疗多药耐药细菌中的应用。ROS产生与独特的E/Z构型堆叠行为之间的关系已得到进一步理解，为合成基于平面AIEgen的光敏剂提供了设计原理。

Ni, J.‐S., Min, T., Li, Y.,Zha, M., Zhang, P., Ho, C.L. and Li, K. (2020), Planar AIEgens with EnhancedSolid‐State Luminescence and ROS Generation forMultidrug‐Resistant Bacteria Treatment. Angew. Chem.Int. Ed..

DOI:10.1002/anie.202001103

https://doi.org/10.1002/anie.202001103