聚集誘導(dǎo)發(fā)光（Aggregation-Induced Emission，AIE）分子是一類在聚集態(tài)下表現(xiàn)出增強(qiáng)熒光的有機(jī)光學(xué)材料，因其在生物成像、疾病診斷及光治療等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而備受關(guān)注。與傳統(tǒng)的熒光團(tuán)材料相比，AIE材料具有在高濃度或聚集狀態(tài)下依然保持高亮度、大斯托克斯位移及優(yōu)異光穩(wěn)定性的顯著優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)材料在聚集態(tài)下熒光淬滅（Aggregation-Caused Quenching, ACQ）的問題。然而，AIE材料在性能調(diào)控、體內(nèi)藥代動力學(xué)及毒理安全性評估等方面仍存在一定挑戰(zhàn)，這制約了其臨床應(yīng)用的快速轉(zhuǎn)化。

成果簡介

在此，深圳大學(xué)Dingyuan Yan (燕鼎元)/Dong Wang (王東)團(tuán)隊和香港中文大學(xué)Ben Zhong Tang(唐本忠)院士攜手在Nature Reviews Bioengineering期刊上發(fā)表了題為“In vivo, clinical and translational aspects of aggregation-induced emission”的最新綜述論文。

該團(tuán)隊系統(tǒng)總結(jié)了AIE分子的性能調(diào)控原理，特別是在分子結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)及不同層級聚集形態(tài)（無定形態(tài)與晶態(tài)）對發(fā)光及能量耗散路徑的影響，成功實(shí)現(xiàn)了分子層面與納米聚集層面對AIE性能的精細(xì)調(diào)控。利用Jablonski能級模型，團(tuán)隊深入解析了AIE分子激發(fā)態(tài)能量的輻射躍遷、熱去激發(fā)及系間竄越等多條競爭通道，闡明了限制分子內(nèi)運(yùn)動（Restriction of Intramolecular Motion，RIM）對增強(qiáng)熒光及激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵作用。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊開發(fā)了多種功能化的AIE納米材料，并探討了其在細(xì)胞成像、動物體內(nèi)多模態(tài)成像及腫瘤等疾病的光治療診斷中的應(yīng)用，成功獲取了高信噪比、高穿透深度的成像效果及顯著的治療效果。該研究為AIE材料向臨床診斷與治療的轉(zhuǎn)化奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。

未來，如何進(jìn)一步提高AIE材料的生物相容性與體內(nèi)代謝效率，建立完善的藥代動力學(xué)和毒理學(xué)評估體系，加快相關(guān)新型AIE診療劑的監(jiān)管審批，以及開發(fā)兼容的高性能成像治療儀器，將成為推動其臨床應(yīng)用的關(guān)鍵方向。同時，多學(xué)科交叉合作將助力解決現(xiàn)有挑戰(zhàn)，拓展AIE技術(shù)在精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

研究亮點(diǎn)

（1）本文總結(jié)了聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）分子的光物理特性及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，得到了AIE分子在聚集態(tài)下具有增強(qiáng)的熒光、大斯托克斯位移和優(yōu)異光穩(wěn)定性的性能優(yōu)勢，同時能夠?qū)崿F(xiàn)熒光成像與光治療的高效整合。

（2）綜述重點(diǎn)討論了AIE活性材料在分子層面與聚集層面的性能調(diào)控策略，有效提升其發(fā)光效率和功能多樣性；通過納米工程手段進(jìn)一步調(diào)控其物理化學(xué)性質(zhì)，增強(qiáng)生物相容性和靶向性。文章系統(tǒng)總結(jié)了AIE分子在體外臨床樣本檢測、動物體內(nèi)生物成像以及光治療診斷（光治療診斷）等多個生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的成功案例，展現(xiàn)出其在癌癥、感染和心血管疾病診斷與治療中的廣泛潛力。

（3）同時，文章指出了AIE分子體內(nèi)臨床轉(zhuǎn)化面臨的主要挑戰(zhàn)，包括藥代動力學(xué)和毒理學(xué)評估的復(fù)雜性、新型光學(xué)探針的監(jiān)管審批難題以及儀器設(shè)備的兼容性問題。最后，文章提出了促進(jìn)AIE分子臨床應(yīng)用加速發(fā)展的未來方向，強(qiáng)調(diào)需要多學(xué)科協(xié)作，推動AIE技術(shù)的臨床驗證與商業(yè)化，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、無創(chuàng)且高效的疾病診療提供新思路。

圖文解讀

圖1：聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）的屬性及發(fā)展歷程。

圖2：在分子層面和聚集層面對AIE活性材料性能的調(diào)控。

圖3：通過納米工程調(diào)控AIE活性材料的性能。

圖4：AIE活性材料在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。

總結(jié)展望

本文系統(tǒng)闡釋了聚集誘導(dǎo)發(fā)光分子（AIEgens）在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢及應(yīng)用前景。相比傳統(tǒng)熒光材料，AIEgens在聚集態(tài)下表現(xiàn)出增強(qiáng)的熒光強(qiáng)度、較大的斯托克斯位移和優(yōu)異的光穩(wěn)定性，成功克服了聚集態(tài)熒光淬滅的難題，為高靈敏度的體內(nèi)外成像和光治療診斷提供了有力支持。文章強(qiáng)調(diào)了通過分子設(shè)計、聚集態(tài)調(diào)控及納米工程等多層面手段，實(shí)現(xiàn)對AIEgens性能的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，提升其生物相容性和成像治療效果。

同時，AIEgens在多模態(tài)成像、光動力及光熱治療中的協(xié)同作用，推動了疾病診斷與治療一體化的發(fā)展。值得注意的是，AIEgens的臨床轉(zhuǎn)化仍面臨水親性調(diào)控、體內(nèi)穩(wěn)定性及大規(guī)模生產(chǎn)等挑戰(zhàn)，亟需構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動的設(shè)計平臺與多學(xué)科協(xié)作。未來，結(jié)合人工智能輔助設(shè)計和創(chuàng)新激發(fā)源，AIEgens有望實(shí)現(xiàn)更高對比度和多功能的臨床應(yīng)用，為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和個性化治療開辟新路徑。

文獻(xiàn)信息

Yan, D., Wang, D. & Tang, B.Z. In vivo, clinical and translational aspects of aggregation-induced emission. Nat Rev Bioeng (2025). https://doi.org/10.1038/s44222-025-00342-1

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