华南理工大学唐本忠院士团队秦安军教授等在选择性活细胞成像上取得新进展

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细胞活性的检测及判断对于测试药物效果、指导治疗等应用有着非常重要的意义。目前细胞活性的判断主要通过评估细胞膜的完整性、细胞内蛋白及酶的生物活性等方面来实现，而通常的检测方法主要基于紫外-可见吸收强度或者荧光信号。紫外检测法是目前最常用、最经典的手段，但是却存在灵敏度低和重复性不够等问题；荧光检测法能够有效提高灵敏度并且无需对细胞进行破坏，但是也同样存在选择性不够等问题。这主要是大多数测定方法依赖于细胞膜的完整性，且直至细胞凋亡晚期始终保持其膜的完整性，导致生物毒性预测的精确度降低。因此，精确评估细胞活力的荧光探针对于癌症治疗中的治疗效果评估有着重要的意义。

针对不同状态的细胞及微生物细胞表面结构及电荷状态具有较大差异，唐本忠院士团队秦安军教授等设计了一种新型含四苯基乙烯的聚集诱导发光（AIE）聚合物。该聚合物具有AIE性能的共轭骨架赋予其独特的光物理性质，使其在生理环境中的聚集态具有高的发光效率及灵敏度；而引入寡聚乙二醇侧链可以增加水溶性并减少非特异性相互作用，提高体系的选择性。因此，该聚合物在哺乳动物细胞（活细胞、凋亡细胞和死细胞）和微生物（细菌和真菌）等存在的情况下，能选择性的与活细胞结合。

为了研究该AIE聚合物的选择性及特异性，作者选择了该聚合物的单体及经典的商业化活细胞染料钙黄绿素进行比较。前期的细胞毒性实验显示，该聚合物跟钙黄绿素相比表现出更好的生物相容性。进一步的成像实验表明，在相同条件下对细胞进行诱导凋亡后，该AIE聚合物能够选择性地只与活细胞结合，而在早期凋亡细胞、死细胞内基本检测不到荧光信号。而该聚合物的单体能够可与所有不同状态的细胞结合，甚至与凋亡细胞及死细胞结合更强，这主要是由于两种细胞膜通透性增加的缘故。与此同时，钙黄绿素虽然能够很好地与活细胞结合，但是在凋亡晚期及死细胞中依然能检测到钙黄绿素的荧光信号。由此可见，该AIE聚合物对活细胞具有更优异的选择性。后续研究证明，该选择性结合主要是由于聚合物携带一定的负电荷，与携带负电荷较多的凋亡细胞及微生物之间有较强的静电排斥作用；而对于死细胞，因为其无法发生能量依赖的细胞内吞作用而不能跟该AIE聚合物有效结合。这种新型AIE共轭聚合物在监测细胞活力方面具有很大的潜力，将来将有可能应用于抗药物毒理和治疗效果的研究。

以上相关成果发表在Biomaterials上。论文第一作者为华南理工大学胡蓉博士，通讯作者为华南理工大学秦安军教授。该工作的完成还要感谢香港科技大学郭子健博士、华南理工大学周涛涛、李白雪博士和沈建磊博士等大力帮助。

原文信息：Selective viable cell discrimination by a conjugated polymer featuring aggregation-induced emission characteristic

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961219307574

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