西安交大孟令杰、党东锋与中科院深圳先进院张鹏飞等实现高亮度聚集诱导发光材料的构筑及其成像应用研究

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近年来，癌症已经成为影响人类健康的常见病和多发病之一，对癌症的早期诊断、高效治疗及疗效评价已经成为癌症研究的热点问题。值得注意的是，上述几个过程均需要高效的可视化成像技术和手段。虽然目前临床上已广泛使用了包括CT成像、MRI成像和超声成像等在内的多种成像技术，但是这些成像手段目前仍然存在成像分辨率低及扫描速度慢等问题。因此，开发新型高效的可视化成像技术和体系，对于提高癌症诊疗的精确性而言至关重要。近红外二区荧光成像 (NIR-II) 具有优异的成像灵敏度、较低的组织背景干扰和高的时间分辨率等优点，可实现对表皮肿瘤的高灵敏成像；光声成像则可较好地实现对深层组织的高分辨成像。因此，构筑合适的成像材料并同时实现其NIR-II荧光和光声双模式成像（图1所示），将会为癌症的早期诊断及高效诊疗提供帮助。

图1. NIR-II荧光和光声双模式成像示意图（A）；聚集诱导发光材料的分子构筑示意图（B）及其在溶液状态下的紫外-可见吸收光谱图和荧光发射光谱图（C）；构筑分子在不同水含量体系下的荧光发射光谱图（D）及其荧光量子产率示意图（E）。

针对这一关键问题，西安交通大学孟令杰、党东锋等与中国科学院深圳先进技术研究院张鹏飞合作，从分子结构的设计出发，实现了分子聚集程度的调控，从而构筑了一种具有高效NIR-II发射特性的聚集诱导发光材料(aggregation-induced emission，AIE) 及其纳米体系。相较于商用染料，该AIE纳米材料的相对荧光量子效率可达11.1%，并且显示了优异的斯托克斯位移及良好的光学稳定性能；在此基础上，研究人员也实现了该类材料在近红外二区荧光和近红外一区光声的双模式成像应用，成功实现了其对小鼠体内脑血管、腹部血管、后肢血管的高分辨荧光成像以及4T1肿瘤的靶向成像和3D光声成像。上述工作为高亮度聚集诱导发光材料的构筑及成像应用研究等提供了思路。

该研究成果近日发表在国际著名化学期刊Chemical Science上（Chem. Sci., 2020, DOI: 10.1039/D0SC03160G）。西安交通大学为该论文第一单位，博士生胥艳子为该论文的第一作者，通讯作者分别为党东锋副教授、先进技术研究院张鹏飞副研究员和孟令杰教授。该研究工作也得到了西安交通大学杨志伟老师等的帮助及国家自然科学基金等项目的资助。

论文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/sc/d0sc03160g

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