科学研究

材料学院AIE研究中心王东副教授在《Acc. Chem. Res.》和《Mater. Horiz.》上发表论文

发表于: 2019-09-03 08:31 点击:

近日,我校材料学院AIE研究中心王东副教授受邀在顶级评述性期刊Accounts of Chemical Research(影响因子:21.661)上发表题为“Aggregation-Induced Emission Luminogens for Activity-Based Sensing”的论文(Acc. Chem. Res. 2019, DOI:10.1021/acs.accounts.9b00305)。深圳大学为论文第一通讯单位,王东副教授为论文第一作者和通讯作者,AIE研究中心荣誉主任、香港科技大学讲座教授唐本忠院士为通讯作者。此外,王东副教授以共同通讯作者在Materials Horizons(影响因子:14.356)在发表题为“Charge control of fluorescent probes to selectively target the cell membrane or mitochondria: theoretical prediction and experimental validation”的论文(Mater. Horiz. 2019, DOI:10.1039/c9mh00906j)。

2001年,唐本忠院士首次提出“聚集诱导发光(AIE)”的新概念,引发了发光材料的革命,成为化学和材料的前沿领域之一。相比于传统的荧光染料,AIE材料在生物、化学传感应用中展现出诸多优势,例如:良好的生物兼容性,高的发光效率,高的光稳定性,极大的斯托克斯位移,优异的高浓度耐受性,荧光由无到有的变化过程。另一方面,作为一个新兴的研究领域,基于化学反应的传感(activity-based sensing, ABS)研究得到了越来越多的关注。ABS指的是利用动态分子反应性而不是传统的“锁匙分子识别”,来实现传感器在复杂环境中对被分析物分子水平的高选择性检测。相比于传统的“锁匙分子识别”途径,ABS普遍具有高的特异性,精确的信号输出,以及对复杂环境的高耐受性。AIE分子参与的ABS,可以完美融合AIE和ABS两者的优势,且普遍通过传感器的化学和物理状态的双重变化,实现传感信号的超级放大。基于作者在此领域的一系列突出研究成果,受邀在化学类顶级综述刊物Accounts of Chemical Research上对此领域近期的研究进展进行了评述。此评述将作为Accounts of Chemical Research中“Activity-Based Sensing”主题专刊的一部分与读者见面。

文章连接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.9b00305

对生物细胞内部各细胞器的高分辨可视化是了解生命过程、诊断病因和研究药物效应动力学的关键。近期发展迅速的荧光探针是实现此目标的绝佳选择,因为它具有高度的灵敏性、响应快、易操作且可原位检测。目前,具有AIE效应的荧光分子,由于其在多方面的优势,而被应用于染细胞膜、细胞质、溶酶体、液滴、线粒体及RNA等。然而,用于细胞成像且具有AIE特性荧光探针的设计需要优化多方面的因素(如荧光发射波长、穿膜能力、可溶性和稳定性等),且这些因素间紧密相关,不能够单独优化,这使得合理设计生物荧光探针非常具有挑战性。从实验角度讲,由于时间和空间分辨率的限制,在分子层次上荧光探针识别特定细胞器的内在机制尚不清楚,目前荧光探针的探索和发现主要通过昂贵的试错法,而且荧光分子结构对于不同的生物环境高度敏感。因此,为实现高效和精确生物荧光探针的设计,在分子水平上揭示其识别细胞中不同细胞器的内在机制非常关键。通过分子模拟的手段在分子层次上研究荧光探针的内在工作机制,揭示其材料结构与性能间的关系,以提出荧光探针材料设计的新策略迫在眉睫。此研究通过将大尺度分子动力学模拟与量子力学和分子力学方法相结合,在分子水平上,系统研究了两种代表性具有AIE特征且结构相似的两亲性荧光探针TTPy和TTVP可分别选择性“点亮”线粒体和细胞膜的内在机理,并提出设计具有AIE特性的荧光探针以选择性识别细胞膜和线粒体的新策略。基于此新策略的提出,他们设计并合成了四种新的AIE材料,经过AIE材料的染色定位测试,所设计AIE分子的细胞成像实验结果与理论预测完美吻合。此工作发表在Materials Horizons上。

文章连接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/mh/c9mh00906j#!divAbstract

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