Small:生物大分子功能化的AIEgens在生物医学研究方面的应用

生物医学研究旨在对疾病的预防,诊断和治疗提供一种有效地解决方案。为此,我们需要探究生物体内一些现象的基本原理。想象一下,如果我们能够直接观察核酸储存信息的传递,多肽和蛋白质的构建,多糖能量的存储与释放,以及脂质聚集形成“密室”;或者是DNA的转录,抗体攻击病毒,药物凋亡癌细胞等过程。那么,至今困扰着科学家们的众多难题就能够迎刃而解。

荧光成像技术具有高灵敏度、高分辨率、易于操作等优点,能够辅助我们更好地了解微观的生命分子,因此广泛用于生物医学研究。AIEgens的发光原理可以简单地理解为“溶解不发光,聚集才发光,越聚集发光能力越强”。相对于其它染料,这一特性使其在生物成像检测方面有着高灵敏度和低荧光背景。

细胞中的一些纳米尺度分子是由核酸、多肽与蛋白质、多糖和脂质建造。细胞可以利用这四类生物大分子进行不同的组合来创造出不同性质的“装置”,每种“装置”都有着其特有的生物化学性质,扮演着不同的“角色”,发挥着不同的功能。中国地质大学(武汉)材料与化学学院娄筱叮教授、夏帆教授课题组总结了近年来生物大分子功能化的聚集诱导发光材料(AIEgens)在生物医学方面的研究进展。该综述首先从四类生物大分子(核酸、多肽与蛋白质、多糖和脂质)与AIEgens相结合的角度着手,简要概述了四大生物大分子与AIEgens的反应位点,并总结了它们之间通过化学与物理作用相结合的方式。然后,阐述了这四类生物大分子功能化的AIEgens扩展了生物医学研究方面的应用。多种多样的组合形式给AIEgens带来了不同的特殊功能,因此这些功能化的AIEgens可以用于细胞、组织和小动物模型的高分辨率光学成像,肿瘤标志物的检测,药物的释放和监测,光动力治疗,化疗与光动力协同治疗等。相关论文在线发表在Small(DOI: 10.1002/smll.201804839)上。

虽然生物大分子功能化的AIEgens在生物医学领域的研究相对年轻,研究者相信,生物信息学和生物医学的进步可以促进生物大分子功能化的AIEgens朝着多方面发展,提供更多的靶标物检测和更高效的治疗系统,进一步扩展生物医学研究方面的应用。