基于AIE的AIE™线粒体红色探针
发光分子在稀溶液里可有效发光，但在浓溶液中或聚集状下，发光能力减弱甚至完全消失。德国科学家60年前发现的这种聚集猝灭(ACQ)现象，让发光领域的研究者大为挠头。因为发光材料多在固态下使用。分子越多，发光能力反而越弱，怎么办？那就避免让他们聚集在一起，这是大多数科学家研究的方向：如何阻止分子聚集。然而唐本忠院士独辟蹊径，提出了聚集诱导发光(AggregateInduced Emission，AIE)，它不同于荧光猝灭，分子越是聚集，越能发出耀眼的光芒，尤其在固态下发光效果更强（图1）。这就为发光材料领域打开了一扇全新的大门。
图1：ACQ与AIE的对比
AIE™线粒体红色探针（AIE™ Mitochondria Red）是基于聚集诱导发光(AIE)原理研发的一种荧光分子，能发射红色荧光。红光区的荧光分子具有更长的波长，可以减少生物样品的光损害，有更少的自发荧光背景干扰，还具有更深的穿透力。这些特质都使得AIE™ Mitochondria Red有着更突出的应用。从AIE™ Mitochondria Red对Hela细胞进行染色可以看到，AIE™线粒体红色探针（AIE™Mitochondria Red）可以高选择性地对线粒体进行染色，其染色区域与商用的线粒体染色剂Mito-GFP可以完全重合（图2A）。
图2A：AIE™Mitochondria Red选择性染色线粒体
图2B：AIE™Mitochondria Red超高的光稳定性
“聚集诱导发光”的特性使得AIE™ Mitochondria Red还具有很高的光稳定性。图2B显示，AIE™ Mitochondria Red的光强度在激发光扫描40回之后依旧不减，然而商用的MitoTracker Red (MT)在同样波长的激发光扫描下，8回之后荧光信号就已经难以捕捉。
线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，能够维持细胞的正常功能，它在呼吸氧化过程中，所产生的能量以电化学势的形式储存于线粒体的内膜，形成线粒体内膜电位(Mitochondrial Membrane Potential, MMP)，研究发现多种细胞在不同因子作用下发生凋亡时均伴有MMP的下降，并且线粒体膜电位的下降被认为是细胞凋亡过程中最早发生的事情。另一方面，在疯狂增殖的癌细胞中，为其提供能量的线粒体数量明显增多，线粒体的活性（体现为膜电位高低）亦明显增强。AIE™ Mitochondria Red对线粒体膜电位具有很高的灵敏度，可以通过荧光信号的强弱反映膜电位的变化。图3清晰地显示在通过oligomycin和CCCP处理过细胞之后（增高和降低线粒体膜电位的一般方法），荧光强度随着膜电位的增高和降低也相应地增强和减弱。
图3：荧光强度与膜电位的关系
由于线粒体膜电位与细胞活性有着紧密的关系，因此在医学领域，AIE™ Mitochondria Red探针对预测男性不育症有着可观的前景。小鼠精子细胞活性检测的实验录像（Movie）表明，明亮的红色荧光来自精力充沛的精子，而活性低下的精子仅产生微弱的红色荧光，甚至不产生荧光。这表明AIE™ Mitochondria Red可以用于监测精子活性。
总的来说，荧光探针产品AIE™ Mitochondria Red对线粒体的高选择性，对膜电位的高灵敏度以及超高的光稳定性使之成为一个十分出色的线粒体染色剂以及细胞活性指示剂。
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来源：艾伊津生物科技
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