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【人物与科研】深圳大学AIE研究中心:红/近红外AIE材料的简单构建及其在诊疗方面的应用

 CBG资讯公众号 2020-08-20
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导语

2001年,香港科技大学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。/近红外发光的AIE材料在生物成像和治疗中有着广阔的应用前景。但是复杂的制备、纯化过程大大阻碍了此类材料的实际应用。深圳大学AIE研究中心开发了多种非常简便的合成策略来制备具有AIE特性的红/近红外发光材料。所制备的这些材料结构简单、溶解性好、Stokes位移大、在聚集态有高效的发光效率。它们分别能够特异性地靶向细胞脂滴(Chem. Sci. 2019, DOI: 10.1039/C8SC05805A;Adv. Funct. Mater. 2017, 1704039)、细胞膜(Chem. Sci. 2018, 9, 3685)、线粒体(Adv. Mater. 2018, 1802105)、溶酶体等细胞器及细菌,并展示了优异的光稳定性、高的光亮度以及较低的工作浓度,使得它们大大优于市售的相应材料(Theranostics 2018, 8, 4925)。此外,它们还能够高效地产生活性氧或者具有较高的光热转化效率,使得它们在光动力治疗、光热治疗、杀菌等应用中展示了优异的性质(Angew Chem. Int. Ed. 2019, DOI: 10.1002/anie.201900366)。


深圳大学AIE研究中心简介

深圳大学AIE研究中心于20184月正式成立。研究中心挂靠深圳大学材料学院,“AIE之父”唐本忠院士为研究中心名誉主任,王东副教授任主任(执行)。研究中心现有专任教师3名,兼职教师3名,博士后和研究生共计14名。研究中心主要方向包括具有诊疗功能的AIE生物材料的制备与应用;室温磷光(RTP)材料的开发应用,AIE自组装材料、有机和无机AIE纳米簇AIE高分子功能材料。


唐本忠院士简介

唐本忠,中国科学院院士,香港科技大学张鉴泉理学教授、化学系与生物医学工程系讲座教授、(英国)皇家化学会会士,深圳大学AIE研究中心名誉主任。现为科技部973计划项目首席科学家、国家自然科学基金基础科学研究中心项目负责人、广东省引进创新科研团队带头人,以及中国化学会和英国皇家化学会联合期刊Materials Chemistry Frontiers主编。唐本忠教授累计发表学术论文1000余篇,论文被引用60000余次,H指数为128,并于2014-2017年连续入选化学和材料双领域高被引用科学家。先后获得多项荣誉及奖励,包括国家自然科学二等奖、Croucher基金会高级研究员奖、中国化学会王葆仁奖和Elsevier杂志社冯新德奖、何梁何利基金科学与技术进步奖、2017年度中国国家自然科学一等奖等。


王东副教授简介

王东,博士,副教授,深圳大学AIE研究中心执行主任。主要研究方向为AIE材料的开发、机理研究,以及在化学传感、光电器件、生物成像和治疗等方面的应用。迄今,发表SCI论文近40篇,其中以第一作者/通讯在Chem. Rev., Chem. Soc. Rev., Acc. Chem. Res., Angew Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Theranostics, Chem. Sci.等期刊上发表SCI论文20余篇。1篇论文入选“ESI热点论文”,2篇论文入选“ESI高被引论文”,3篇论文作为亮点文章被SYNFACTS报道。论文共被引用2000余次,H指数19。


前沿科研成果

红/近红外AIE材料的简单构建及其在

诊疗方面的应用

一、AIE材料在光声诱导的光动力-光热癌症治疗方面的应用

该工作是对AIE概念的逆向思维,主要阐述了如何有效利用AIE材料的非辐射衰变途径所消散的能量。作者通过简便的合成途径制备了一系列结构扭曲、含有很多转子、在近红外区有强吸收的AIE分子。分子动态模拟显示其中一个分子(命名为TFM)在固态时以非晶态形式存在,并且分子的排列杂乱无章,这些特征极大地促进了分子在聚集态的高效转动,大大提升了激发态能量通过非辐射衰变途径消散的效率。实验表明,TFM纳米颗粒具有较高的光热转化效率、良好的光声效果以及高效的产生活性氧的能力。研究发现,TFM纳米颗粒可以较高的特异性在小鼠的皮下肿瘤部位富集,并且在激光照射下,TFM纳米颗粒能够有效抑制小鼠肿瘤的生长,直至基本上完全消除肿瘤。此研究不仅为聚集诱导发光材料在生物领域的应用提供了一个新的思路,也为新一代诊疗一体化材料的制备提供了一个优良模板。


TFM纳米颗粒在光声诱导的光动力-光热癌症治疗方面的应用

(来源:Angew Chem. Int. Ed.

这一成果近期发表于Angew Chem. Int. Ed.(DOI: 10.1002/anie.201900366)。该论文作者为:Dong Wang,* Michelle M. S. Lee, Wenhan Xu, Guogang Shan, Xiaoyan Zheng, Ryan T. K. Kwok, Jacky W. Y. Lam, Xianglong Hu, Ben Zhong Tang*。

二、高效的AIE光敏材料在癌症诊疗方面的应用

荧光诱导的光动力治疗是实现癌症诊疗一体化的有效途径。目前,制备同时具有发光效率高、发射波长长、产生活性氧效率高以及对癌细胞靶向性好等优异性质的材料是一大挑战。在此工作中,一类新型远红/近红外发光、具有AIE性质的分子被合成。这些材料具有合成步骤简单、光稳定性好、聚集态下发光效率高、Stokes位移大、生物兼容性好等诸多优点。同时它们产生活性氧的效率高达90.7%,是潜在的、可以用于光动力治疗的优异光敏剂。研究发现,在没有使用额外靶向物质的情况下,这些材料能够特异性地靶向癌细胞,而对正常细胞的染色效果不明显。并且,在低功率白光灯照射下,这些材料对小鼠皮下肿瘤的生长有良好的抑制效果。


高效的AIE光敏材料对小鼠皮下肿瘤的生长有良好的抑制效果

(来源:Adv. Mater.

这一成果近期发表于Adv. Mater.Adv. Mater. 2018, 1802105)。该论文作者为:Dong Wang,* Michelle M. S. Lee, Guogang Shan, Ryan T. K. Kwok, Jacky W. Y. Lam, Huifang Su, Yuchen Cai, Ben Zhong Tang*。上述研究工作得到了国家自然科学基金委及深圳大学的经费资助。

关于人物与科研

在科技元素在经济生活中日益受到重视的今天,中国迎来了“科学技术爆发的节点”。科技进步的背后是无数科学家的耕耘。在化学领域,在追求创新驱动的大背景下,国际合作加强,学成归国人员在研发领域的影响日益突出,国内涌现出众多非常优秀的课题组。为此,CBG资讯采取1+X报道机制,CBG资讯、ChemBeanGo APP、ChemBeanGo官方微博、CBG微信订阅号等平台合力推出“人物与科研”栏目,走近国内颇具代表性的课题组,关注他们的研究,倾听他们的故事,记录他们的风采,发掘他们的科研精神。

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