【材料】南通大学吴丽教授课题组Chem. Sci.：可调谐的窄发射超亮AIEdots用于多路荧光成像|南通大学|探针|纳米|荧光|课题组

近年来，荧光探针已广泛应用于生物医学等方面，如荧光成像、流式细胞术、手术导航和免疫荧光分析。开发有机染料掺杂纳米粒子（ODNPs）已被证明是获得亮度更高的荧光探针的有效策略。这种策略既可以保持染料优良的荧光特性又可以提高染料的光稳定性。通过增加单个纳米颗粒中染料分子的数量，可以成功地实现单荧光团亮度的增强。然而，所提出方法的瓶颈是：由于大多数有机染料在聚集状态下呈现出强烈的荧光猝灭效应，ODNPs中掺杂染料的比例十分有限（~0.5%）。尽管可以通过引入官能团来扩大染料之间的距离或增加纳米粒子的尺寸来进一步增强ODNPs的亮度，但在亮度增强方面仍然存在限制。

AIE分子是一种具有聚集诱导发射特性的有机荧光分子，这类分子在聚集态或固态下显示出强烈的荧光。这种独特的性质使AIE分子成为构建具有高发光中心掺杂含量的高亮度纳米荧光团的有力候选者。近年来，AIE分子掺杂的荧光纳米点（AIEdots）因其超小尺寸、高亮度、大斯托克斯位移和优异的光稳定性而引起了极大的关注。尽管它们具有明显的优势，但它们的宽发射峰限制了其在生物医学方面的研究，尤其是在多重荧光分析中的应用。因此，如何开发一种具有高量子效率、光稳定性好且具有窄发射峰的荧光纳米探针仍然是一个挑战。

南通大学吴丽教授课题组在Chem. Sci. 期刊上发表了题为“Ultrabright AIEdots with tunable narrow emission for multiplexed fluorescence imaging”的研究论文（DOI: 10.1039/d2sc04862k）。通过将捕光天线与窄发射峰荧光团结合，该课题组成功合成了一类量子点大小的有机荧光纳米探针NE-AIEdots。实验结果表明，NE-AIEdots具有窄发射带宽、发射波长可调、高亮度、大斯托克斯位移等优点。NE-AIEdots的发射FWHM值在18~36 nm范围内，比传统AIEdots窄3~6.3倍。单粒子亮度数据表明，在相同的激发条件下，NE-AIEdots与荧光波段相近量子点的亮度相近甚至更优。细胞实验和活体实验表明：所开发的NE-AIEdots可以实现活细胞及小鼠体内淋巴结的多路荧光成像，为体内多路标记及临床手术中的应用提供了支持。

图文解析：
作者对所制备的探针进行了光物理性质的表征，并对比了发光材料在不同状态、不同通路的荧光信号，证明了该工作中所开发的窄发射NE-AIEdots能够有效减少在成像中不同通路间的信号窜扰。

图1 所制备探针的光谱表征及发光材料在不同通道的荧光信号（来源：Chemical Science）

随后作者对所开发的纳米探针进行了表征（DLS、TEM），并将其与商用量子点进行单颗粒亮度测试对比。测试结果证明，在相同的激发条件下，NE-AIEdots与荧光波段相近量子点的亮度相近甚至更优。

图2 所制备探针的光物理性质表征及与商用量子点的单颗粒亮度对比（来源：Chemical Science）

作者将所开发的探针与活细胞共同孵育，细胞成像结果表明，不同的窄发射探针在各自的通路显示出最强的荧光信号，在不同的通路显示出明显可区分的信号，证明了其在活细胞中多重标记与成像的能力。

图3 所开发的探针在不同通路下细胞成像结果（来源：Chemical Science）

作者将所开发探针注射入小鼠，在小鼠的足垫以及对应的淋巴结处可以检测到明显的荧光信号。与细胞成像结果一致，窄发射探针在各自的通路显示出明显的荧光信号，并实现了在荧光信号指导下的淋巴结切除，证明所开发的超亮NE-AIEdots是稳定的、可靠的活体多路荧光成像和多重检测的有力工具。

图4 所开发的探针在不同通路下活体成像结果及淋巴结HE染色（来源：Chemical Science）

总之，本研究通过结合光捕获单元以及窄发射荧光团，成功合成了一种量子点大小的有机荧光纳米探针NE-AIEdots。该类探针具有较窄的发射峰、超高的荧光亮度、较好的稳定性以及大斯托克斯位移。体外测试以及体内多路成像结果均表明NE-AIEdots在体内多重标记和临床手术中广阔的应用场景。

吴丽教授简介：

吴丽，国家级青年人才计划及江苏省杰出青年基金入选者，江苏特聘教授，南通大学教授，博士生导师。2015年毕业于中国科学院大学长春应用化学研究所无机化学专业，师从曲晓刚研究员。2015-2019年在美国华盛顿大学化学系从事博士后研究，合作导师Daniel T. Chiu教授。现为南通大学公共卫生学院教授。迄今已发表发表SCI论文60余篇，论文他引6000余次，h-index为35。以第一作者及通讯作者身份在Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater.等国际著名学术期刊发表论文20余篇，其中有4篇论文入选“ESI Highly Cited Paper”，1篇论文荣获2013年度“中国百篇最具影响国际学术论文”，另有多篇论文入选封面论文。授权中国专利2项，申请国际专利2项。受邀担任Anal. Chem., Sensor. Actuat. B. Chem., ACS Appl. Mater. Interfaces, J. Electroanal. Chem., Nanoscale等多个著名学术期刊审稿人。主要研究方向为新型生物医学检测技术，单细胞分离分析，荧光共聚物量子点及其生物医学应用等。目前主持国家自然科学基金项目两项。