唐本忠院士JACS：皂苷包覆實現聚集誘導發光納米顆粒和有機磷光納米晶體的超快遞送

Allen 6年前 (2017-10-15) 5945瀏覽

【背景介紹】

皂苷，廣泛存在于世界上許多植物的根，樹皮，莖，葉和花中，是一類的皂苷元與糖構成的兩親性天然糖苷。在植物的防御系統中，皂苷可以起到抗微生物，抗真菌和殺蟲劑的作用。早在數千年前，人們就已經認識到它的這種獨特的生物活性。例如，亞馬遜雨林北部的亞努瑪米土著部落使用具有高含量皂角苷的植物作為洗發劑和藥劑。

【成果簡介】

近日，香港科技大學唐本忠院士（通訊作者）團隊利用皂苷獨特的細胞穿透性和兩親性性質，用于包覆和遞送具有深紅色聚集誘導發光納米顆粒（AIE NPs）和有機磷光納米晶體（NCs）進入細胞中。實驗表明這種方法具有生物相容性好，成本低廉，遞送超快速等優異的特性，適用于將各種各樣的AIE NPs和NCs遞送到癌細胞中。相關成果以題為“Ultrafast Delivery of Aggregation-Induced Emission Nanoparticles and Pure Organic Phosphorescent Nanocrystals by Saponin Encapsulation”發表在了Journal of the American Chemical Society上。本文的第一作者博士生Alexander Nicol。

【圖文導讀】

圖1 化學結構和和光譜性能

（A-C）(A) CAPP, (B)TPE-TETRAD 和(C) BDBF的化學結構和性能，CAPP和TPE-TETRAD深紅色發光AIEgens，BDBF可以形成有機磷光納米晶體，它們都是細胞膜不滲透的。

圖2 皂苷包覆后的納米材料粒度分布及動態光散射分析（DLS）

（A）皂苷包覆的CAPP納米顆粒的粒度分布

（B）皂苷包覆的TPE-TETRAD 納米顆粒的粒度分布。插入的圖片為電鏡圖。

圖3 CLSM圖像

（A-F）用0.5μg/ mL的皂苷包覆的TPE-TETRAD 納米顆粒分別培育（A）30秒，（B）2分鐘，（C）3分鐘，（D）5分鐘，（E）10分鐘和（F）30分鐘后的HeLa宮頸癌細胞的CLSM圖像

圖4 有效染色時間對比

細胞可滲透的AIEgens，商業熒光染料和各種AIE NPs遞送方法之間的有效染色時間比較。

【小結】

該研究提出了基于皂苷的遞送方法用于深紅色AIE NPs和有機磷光BDBF NCs的細胞遞送。皂苷獨特的通透性和兩親性質使得深紅色AIE納米顆粒在5分鐘內成功遞送到細胞中，該方法比先前報道的納米顆粒遞送系統快20倍。此外，有機磷光BDBF NCs也可成功遞送到HeLa細胞，有機磷光BDBF NCs的發光壽命可長達100 ms，是常規熒光染料一萬多倍。

文獻鏈接：Ultrafast Delivery of Aggregation-Induced Emission Nanoparticles and Pure Organic Phosphorescent Nanocrystals by Saponin Encapsulation（JACS, 2017, DOI:10.1021/jacs.7b08710）

團隊介紹

唐本忠院士團隊主要從事高分子合成方法論的探索、先進功能材料的開發以及聚集誘導發光(AIE)現象的研究。在AIE方面，唐本忠課題組于2001提出AIE的概念并隨后對AIE過程的機理進行研究和解釋，并致力于將AIE效應有效地應用到發光器件、化學檢測和生物傳感等技術領域，為解決傳統ACQ材料面臨的問題提供新方案。在生物成像應用中，唐本忠院士團隊設計合成的AIE性熒光探針不但能夠實現對指定細胞器、蛋白、DNA、組織等高分辨率識別和特異性成像，還展現了更高的光學穩定性和動力學監測過程的潛質。目前，唐本忠院士團隊利用AIE熒光探針已實現高效率快速區分細菌的種類并選擇性殺滅、可視化選擇性區分癌癥細胞及正常細胞、全程監測細胞器（溶酶體、脂滴等）的活性過程及相關藥物的篩選、對腫瘤細胞選擇性識別和全程監測等。在唐院士的帶領下，AIE研究不但在概念革新、基礎理論、材料研發和技術應用等科學領域都得到了飛速發展，而且造就了一支具有原始創新意識的青年學者隊伍者，并在國際上已經展現一定的影響力。唐本忠院士團隊研究人員涉及有機化學、物理化學、生物化學與醫學等多個專業，具有較高的科研素質和很強的創新能力。唐院士團隊目前已培養研究生和博士后等160余人，其中60余人在國內外擔任教職，國家杰出青年基金獲得者8名、優秀青年基金獲得者4名和入選中組部青年千人計劃3名。

團隊在該領域工作匯總

十余年來，與AIE相關的論文數和引文數均呈指數上升，已經形成了一個由我國科學家引領、多國科學家跟進的新研究領域。目前，全球已有超過200個研究團隊涉及AIE領域的研究，中國大陸約占53.4%，境外約占47.6%。基于唐教授在聚集誘導發光領域取得的成就和在領域的引領作用，應世界著名的Wiley出版社的誠摯邀請，唐院士與國內外研究AIE材料的各大課題組共同撰寫了有關AIE的專著《Aggregation-Induced Emission: Fundamentals》和《Aggregation- Induced Emission: Applications》，現已經得到國內外的廣泛關注。目前，唐院士團隊已發表學術論文900多篇，總引約30,000次。同時，唐院士團隊當下正不懈努力將AIE材料和技術進行產業化和市場化，讓具有中國自主知識產權的AIE技術和材料體系及其在應用領域的突破不再“束之高閣”，而是切實為人民生活質量的提高和醫療條件的改善貢獻力量。

詳情訪問唐本忠院士團隊網站：http://webhost1.ust.hk/~tangbz/

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  1. Ju Mei; Nelson L. C. Leung; Ryan T. K. Kwok; Jacky W. Y. Lam; Ben Zhong Tang*, Aggregation-Induced Emission: Together We Shine, United We Soar! Chem. Rev.2015, 115, 11718-11940.
  2. Ryan T. K. Kwok; Chris W. T. Leung; Jacky W. Y. Lam; Ben Zhong Tang*, Biosensing by luminogens with aggregation-induced emission characteristics. Chem. Soc. Rev.2015, 44, 4228-4238.
  3. Xinggui Gu, Engui Zhao, Jacky W. Y. Lam, Qian Peng, Yujun Xie, Yilin Zhang, Kam Sing Wong, Herman H. Y. Sung, Ian D. Williams, Ben Zhong Tang*, Mitochondrion-Specific Live-Cell Bioprobe Operated in a Fluorescence Turn-On Manner and a Well-Designed Photoactivatable Mechanism. Adv. Mater.2015, 27(44), 7093-7100.
  4. Xinggui Gu, Engui Zhao, Teng Zhao, Miaomiao Kang, Chen Gui, Jacky W. Y. Lam, Shengwang Du, Michael M. T. Loy and Ben Zhong Tang*, A Mitochondrion-Specific Photoactivatable Fluorescence Turn-On AIE-Based Bioprobe for Localization Super-Resolution Microscope. Adv. Mater.2016, 28, 5064-5071.
  5. Zhegang Song, Duo Mao, Simon H. P. Sung, Ryan T. K. Kwok, Jacky W. Y. Lam, Deling Kong, Dan Ding* and Ben Zhong Tang*, Activatable Fluorescent Nanoprobe with Aggregation-Induced Emission Characteristics for Selective In Vivo Imaging of Elevated Peroxynitrite Generation. Adv. Mater.2016, 28, 7249-7256.
  6. Chris Y. Y. Yu, Huae Xu, Shenglu Ji, Ryan T. K. Kwok, Jacky W. Y. Lam, Xiaolin Li*, Sunil Krishnan, Dan Ding*, Ben Zhong Tang*, Mitochondrion-Anchoring Photosensitizer with Aggregation-Induced Emission Characteristics Synergistically Boosts the Radiosensitivity of Cancer Cells to Ionizing Radiation. Adv. Mater. 2017, 29, 1606167.
  7. Wang Zhang Yuan, Yeqiang Tan, Yongyang Gong, Ping Lu, Jacky W. Y. Lam, Xiao Yuan Shen, Cunfang Feng, Herman H-Y. Sung, Yawei Lu, Ian D. Williams, Jing Zhi Sun, Yongming Zhang*, Ben Zhong Tang*, Synergy between Twisted Conformation and Effective Intermolecular Interactions: Strategy for Efficient Mechanochromic Luminogens with High Contrast. Adv. Mater.2013, 25, 2837-2843.
  8. Sijie Chen, Yuning Hong,Yang Liu, Jianzhao Liu, Chris W. T. Leung, Min Li, Ryan T. K. Kwok, Engui Zhao, Jacky W. Y. Lam, Yong Yu, Ben Zhong Tang*, Full-Range Intracellular pH Sensing by an Aggregation-Emission-Active Two-Channel Ratiometric Fluorogen. J. Am. Chem. Soc.2013, 135, 4926-4929.
  9. Zhengke Wang, Sijie Chen, Jacky W. Y. Lam, Wei Qin, Ryan T. K. Kwok, Ni Xie, Qiaoling Hu, Ben Zhong Tang*, Long-Term Fluorescent Cellular Tracing by the Aggregates of AIE Bioconjugates. J. Am. Chem. Soc.2013,135, 8238-8245.
  10. Hui-Qing Peng, Xiaoyan Zheng, Ting Han, Ryan T. K. Kwok, Jacky W. Y. Lam, Xuhui Huang, Ben Zhong Tang*, Dramatic Differences in Aggregation-Induced Emission and Supramolecular Polymerizability of Tetraphenylethene-Based Stereoisomers. J. Am. Chem. Soc.2017, 139 (29),10150-10156.

本文由材料人生物材料組Allen供稿，材料牛整理編輯。

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