纳米材料将在个性化诊断、成像和治疗领域提供了无限可能。有一种由我国科学家独创的技术——聚集诱导发光纳米粒子（AIE Dots）正在生物成像领域大放光彩，正在被开发用于癌症的早期诊断。

近期，Nature期刊对该技术的发明人——唐本忠院士进行专访。

开辟一个新领域

在20年前，唐本忠团队发现了一种有悖于当时人们公认的理解：当分子聚集时，其发光特性趋于减弱，这种现象称为聚集引起的猝灭（ACQ）。他们的实验表明，在稀溶液中，发光剂经历了动态的分子内运动，这使它们以非辐射方式失去了激发能，并变得不发光。但是，当处于聚集状态时，分子内运动受其分子堆积的限制，从而阻断了非辐射途径，使分子具有发射性。

自从该概念诞生以来将近20年，全世界超过145个国家和地区为AIE研究做出了贡献，代表了从化学和材料科学到生物学和生命科学的各个领域。

基于对AIE机制的理解，该团队团队合成了许多发光剂，以使新的AIE系统能够用于光电，化学传感和生物成像。

革新生物成像技术及其他

对于唐本忠教授而言，AIE技术的应用在生物医学中具有至关重要的意义。一项关键创新是将AIE发光剂（AIEgens）用于非侵入性细胞追踪。从监测干细胞移植后的组织再生，到跟踪癌变和癌症进展，随时间观察生物学过程需要体内发光成像。该团队设计了新的策略来克服现有探针的局限性，从而有望摆脱目前GFP价格昂贵和种类有限的问题。

该团队研发的有机AIE探针具有高发射效率，高吸收率，出色的生物相容性和强大的抗光漂白性，可连续监测体内和体外的生物过程。多年来的研究已导致更具针对性的成像，这可以使手术受益。例如，有助于耳科医生将AIEgens用于血管成像。精致的小静脉可以很好地照亮，这有助于避免手术失误。

唐本忠教授还描述了基于AIEgen的治疗仪系统的使用，该系统结合了多模态成像和光动力疗法。在此系统中，AIEgens会强烈发射，从而使成像更清晰，从而可以检测出癌症。精确的分子工程设计使这些AIEgens可以被设计成高性能的光敏剂和光热剂，它们有可能克服常规光敏剂的缺点，包括光稳定性差，非特异性靶向和不良的组织穿透深度。这些AIE纳米粒子（AIE点）在高负载下提供了成像亮度，并提供了高温杀死癌细胞的方式，对周围健康组织的损害最小。

除了用于成像，诊断和治疗的生物探针以外，唐本忠团队还一直在研究基于AIEgen的用于刺激反应和传感的先进智能材料，以及用于显示和照明的有机发光二极管（OLED）。他们寻求自然界的灵感来研究OLED的制造，他们的最新工作旨在改进薄膜，油墨，微纳处理和大面积印刷显示器的制造技术。

协同创新链

然而，唐本忠教授表示，这些实验室的概念验证需要大量的资金和耐心。“产学合作和政府支持对于加速研究成果的转化至关重要，”

鉴于此，2020年5月在广州黄埔成立了AIE研究所，力求推动AIEgens从医疗保健、环境保护、公共安全到新能源和新材料的应用。

参考来源：

https://www.nature.com/articles/d42473-020-00454-9