分子科学通过为理解和探索我们的世界提供宝贵见解，彻底改变了科学探索。根据分子科学，物质的共价化学结构决定了其在各种长度尺度上的特性和性能，在很多情况下这是一个很有价值的原则。然而，在处理复杂而广泛的系统时，研究人员必须考虑的不仅仅是分子结构，才能得出所有的系统特性。在聚集诱导发光（AIE）现象中，单分子状态由于分子运动而不能发光，但在聚集状态下，分子运动受到限制，荧光又会恢复。此外，人类使用的许多材料以聚集形式存在，这些聚集体具有在材料科学中备受重视的独特属性。因此，通过挖掘 AIE 的潜力并阐明复杂聚集系统的特性，研究人员可以在材料科学及其他领域开辟新的前沿。一般来说，聚集诱导发光（AIE）效应源于分子内运动的受限（RIM），这包括分子内旋转受限（RIR）和分子内振动受限（RIV，图 1A）。聚集诱导发光分子（AIEgens）的聚集限制了消耗能量的分子运动，使得在光照下有更多的能量留给辐射过程。与大多数在水环境中会因聚集而导致发光猝灭的传统发光体相比，AIEgens 在生理环境中的聚集状态下会显示出增强的发光。此外，AIEgens 的聚集可以增强光稳定性和生物稳定性，从而有利于它们在成像和治疗诊断等方面的长期时空应用。上述特性使 AIEgens 成为非常适合用于疾病诊断和治疗的试剂。然而，AIEgens 在与期望的目标相互作用之前的“始终开启”特性可能会导致“假阳性”信号。因此，开发能够促进 AIEgens 原位聚集的策略是必要的，以产生开启荧光并提高长期成像的保留能力。通过靶向特定的细胞内结构或生物分子，AIEgens 能够实现高分辨率和高对比度成像，有助于早期疾病诊断和治疗监测。总之，用 AIEgens 调节细胞内靶向聚集可以为生物医学研究和临床应用提供一种多功能工具，促进高度敏感和特异的精准医学和个性化治疗的发展。在 AIEgens 的聚集过程调节中仍然存在大量障碍。AIEgens 的大小和形状对其在各种应用中的性能有显著影响[14]。同时，目前调节生物体内环境中外源分子聚集的方法不足以在生物体内特定部位实现靶向聚集。尽管取得了重大进展，但科学家主要依靠材料的固有特性来诱导生物体内的外源分子聚集。在生命系统中实现精确和可控的分子聚集，并利用聚集体表现出的独特性质进行疾病诊断和治疗仍然是一项艰巨但有价值的追求。尽管正在进行研究努力，但控制活细胞中分子和聚集体的行为仍然是一项复杂而具有挑战性的任务。体内环境的动态性质使这项任务更加复杂。因此，需要对 AIEgens 聚集调节方法的最新进展进行系统回顾。这篇综述文章明确聚焦于 AIEgens 的细胞内受控聚集方法，这些方法用于生物传感、生物成像、疾病治疗和细胞器功能研究。最后，提供了 AIE 研究的总结和展望以及 AIEgens 细胞内受控聚集的策略，以指导更智能的 AIEgens 的设计。![]()
（A）AIE机制的示意图。（B）示意图说明了构建能够控制细胞内聚集的AIEgens的过程。
相关成果以“Intracellularly Manipulable Aggregation of the Aggregation-Induced Emission Luminogens”，发表在国际学术期刊“Biosensors and Bioelectronics”上。
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https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116800
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