北理工邓玉林/黎朝与港中深唐本忠院士合作《Sci. Bull.》：聚集诱导发光在空间生物医学相关领域中的首次应用

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随着我国空间站的成功建立，宇航员的空间活动日趋频繁，空间特殊环境对宇航员身体健康的影响必须高度关注。微重力作为空间特殊环境之一会对人体健康产生负面影响，其机理的研究对宇航员的健康保障十分重要。微重力可诱导人体细胞产生氧化应激，在地面模拟微重力（SMG）条件下进行细胞氧化应激的研究具有重要意义。氧化应激中过氧化氢（H₂O₂）浓度可发生异常，开发一种H₂O₂的可视化监测方法具有意义，但模拟微重力实验需要在特殊的仪器中进行，需要快速简便的检测方法来简化实验过程；另一方面，由于失重环境对生命体造成的影响具有累积效应，长期多时间点的监测需求必不可少。因此探索一种能够用于在SMG下对活细胞氧化应激中内源性H₂O₂进行快速检测和长期监测的可视化方法具有重要意义。

图1. 利用AIE探针对模拟微重力下内源性H₂O₂进行监测的示意图。

聚集诱导发光（AIE）材料/探针具有光稳定性好、免洗等优点，与模拟失重效应的长期快速监测需求契合。北京理工大学邓玉林教授和黎朝特别副研究员与香港中文大学（深圳）唐本忠院士合作，设计并合成了具有线粒体靶向性和H₂O₂响应性的AIE荧光体（AIEgen）ASCPB，ASCPB有着优异的H₂O₂响应特性，其检测限低至145 nmol/L（图2）。在确认了ASCPB拥有良好的ROS/RNS选择性、出色的长期（48 h）染色条件下生物相容性及多次扫描仍保持较高荧光信号的光稳定性后，研究人员将ASCPB提前加入到细胞中并开始为期48 h的模拟微重力实验。利用AIEgen光稳定性高且无需漂洗的特点，研究人员对同一个样品分别进行了6 h、24 h和48 h的监测，从而达到减少不同样品之间差异性的目的。得益于ASCPB的线粒体靶向性与ACP的疏水聚集效应，整个体系实现了对活细胞在SMG下内源性H₂O₂的从红色到绿色荧光发射的双色长期成像（图3）。通过对照组与模拟微重力组双通道信号的比值，可以快速观察到所有时间点下U87-MG 细胞内源性H₂O₂水平均有上升，其中48 h的结果最为显著，表明SMG下细胞产生了明显的氧化应激损伤。同时，三个时间点H₂O₂水平的变化趋势分别表现出了细胞在面对模拟失重环境时产生的短期应激、自适应性与长期累积效应，体现出了聚集诱导发光技术在模拟空间环境下监测生物效应的潜在优势。

本工作首次将聚集诱导发光技术应用到空间生命科学相关问题中，为空间生物医学领域研究手段的开发提供了一定的启示。

图2. ASCPB的H₂O₂响应性。

图3. ASCPB对模拟微重力下U87-MG细胞内源性H₂O₂的双色长期成像。

该论文以“Simulated Microgravity-Induced Endogenous H₂O₂ Traced by an AIEgen”为题发表在《Science Bulletin》上（DOI: 10.1016/j.scib.2022.12.001）。北京理工大学硕士研究生苏兆卿为论文的第一作者，北京理工大学黎朝特别副研究员、邓玉林教授、以及香港中文大学（深圳）唐本忠院士为共同通讯作者。

原文链接：

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927322005564

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