聚集诱导发光材料应用于疾病诊断治疗的研究现状与展望

具有成像和药物传输等多功能的纳米结构体系有望在疾病 (如癌症)的诊断和治疗一体化中发挥重要作用。目前,这类诊疗一体化系统很大程度上依赖于将不同功能材料结合在一起而形成的多功能纳米粒子。然而,各种功能材料之间存在难以预测的相互作用导致其极为复杂的制备过程以及较低的重复性。设计集多种功能于一身的智能分子用以制备多功能纳米粒子,可以简化制造工艺,提高重复性,从而构建更为可靠的诊疗一体化体系。

2001年,唐本忠院士首次提出了聚集诱导发光(AIE)概念。与传统荧光分子所具有的聚集荧光猝灭(ACQ)性质相反,具有AIE效应的荧光分子在单分子状态下几乎没有荧光,在聚集状态下发光效率大大提高。同时,AIE材料具有优良的生物相容性和光稳定性,使其在生物检测和细胞成像应用中呈现明显的优势。这些特性也使得AIE材料在对特定细胞或者肿瘤进行示踪以及血管成像时展示了很好的信噪比。虽然目前AIE材料在生物应用中主要是利用了其荧光颜色或强度的变化,但是通过简单巧妙的分子设计,可以赋予单个AIE材料分子多种功能特性,使其成为集多种功能于一身的智能分子材料。

samll-liubin

最近,新加坡国立大学的刘斌教授在Small 上发表了一篇概念论文,阐述了多功能AIE材料在疾病诊疗一体化中的研究现状和应用前景。其中主要包括智能AIE材料在荧光导向的光动力治疗、化学治疗,光声成像导向的光热治疗等方面的应用。在荧光导向的光动力治疗方面,除了聚集发光增强,具有AIE性质的光敏剂也不会由于聚集导致其敏化功能明显降低,从而保证了较高的光动力治疗效率。在荧光导向的化学治疗方面,AIE材料不仅可以作为荧光示踪剂,其本身还可以作为癌细胞的治疗药物。在光声成像导向的光热治疗方面,溶液中的AIE材料具有更多的分子内运动,使其激发态能量更容易以热的形式释放,从而实现高效的光声成像和光热治疗。这些智能AIE材料都具备了传统材料很难拥有的单分子多功能特性,可以用来简化诊疗一体化应用中材料的设计。虽然AIE材料在生命科学和生物医学领域才刚刚起步,但其已经成功实现了在活体动物内肿瘤的示踪与治疗,展示了很好的应用前景。我们希望,这篇概念论文能够激发更多科研人员的研究兴趣,进一步促进AIE材料在诊疗一体化应用中的发展。相关工作发表在Small (DOI: 10.1002/smll.201601637)上。