這盞能亮十天的“燈”，可以為手術刀導航 還可做體外診斷

丁丹把實驗室的燈都關掉。黑暗中，試管里的長余輝熒光分子，繼續亮著，發出一團紅色的光。

這是一種新型長余輝材料，可以用于腫瘤切除手術導航，丁丹管它叫分子影像探針。之前課題組已做過的實驗顯示，探針可用于精確切除小鼠腹腔轉移瘤模型中的微小腫瘤。相關論文近日已刊發在《納米通訊》上。

圍繞“聚集誘導發光”(AIE)熒光分子，丁丹帶領的課題組已經做了多年研究。結合生物醫用高分子材料設計、制備新型分子影像探針，他們正在探索其在重大疾病診斷與治療以及疾病發生發展機制研究方面的應用。

精巧的結合，更長時間的發光

面對惡性腫瘤，切除通常是最為常見的處理方法。不過，僅靠外科醫生觸診和目視檢查，也無法完全區分出惡性組織和正常組織。有時會誤傷，有時又會“錯放”。因此，手術刀也需要“導航系統”——熒光探針。探針在腫瘤內進行標記，腫瘤組織發出光芒，也就是發出“向我開炮”的信號，幫助實現腫瘤的精準切除。

這種熒光探針，必須有長時間的光穩定性，最好能自己發光。

丁丹是南開大學生命科學學院生物活性材料教育部重點實驗室、藥物化學生物學國家重點實驗室教授、博士生導師。其課題組的研究方向，就是新型分子影像探針的設計、制備與生物醫學應用。

團隊先是瞄準了一種材料——金剛烷二氧雜化丁烷。這是一類經典的化學發光分子，能夠長時間發光。但是在水相體系中，它會發生嚴重的信號淬滅。也就是說，一旦碰到水，其發光時間僅能維持幾分鐘，發光強度也很低——這不足以完成一次手術導航。

團隊一直研究的，則是聚集誘導發光熒光分子(AIEgen)。它的首次發現，要追溯到2001年香港科技大學唐本忠院士團隊。AIE是一類新型熒光材料，2016年《自然》雜志將AIE材料的納米聚集體列為支撐“納米光革命”的四大納米材料之一。它的細胞毒性低、光學性質穩定，不怕水、亮度強，但就是在沒有實時激發光的情況下不能實現長余輝發光。

能不能把兩種材料的優勢結合起來?課題組對AIE分子進行了設計，首次合成了一種具有AIE性質的近紅外長余輝發光納米點(AGL AIE dots)。

這是一套連鎖反應——在單次外源光激發后，納米材料中AIEgen產生的單線態氧與前體分子作用得到金剛烷-二氧雜化丁烷，后者會變得非常不穩定，發出黃光;而AIE分子恰恰是吸收黃光，發射近紅外光。經化學激發和能量轉移等過程，可以實現長達10天以上的自循環近紅外長余輝發光。一次打光，十天照亮。

與近紅外熒光材料相比，近紅外長余輝發光納米點具有更深的組織穿透能力，更高的信躁比。簡而言之，它能讓我們把腫瘤組織分得更清楚、看得更清晰。

除了導航，還可做體外診斷

利用AIE材料的特性，課題組還有其他創新。

丁丹介紹，他們設計出一種熒光響應過氧化亞硝酸陰離子的AIE分子，將其制備成納米顆粒。在炎癥和腫瘤組織上，都會產生過氧化亞硝酸陰離子的過表達，不過，炎癥的pH值更低，腫瘤的pH值則在6.8到7.2之間。課題組制備的這種納米顆粒，遇到過氧化亞硝酸陰離子會發光;但在酸性條件下，它又“乖巧”地不發光。這樣一來，就能實現高選擇性、高靈敏和實時地區分腫瘤與炎癥。

以此類推，課題組可對AIE分子進行不同設計，讓其在遇到需要檢測的標志物時發光。這猶如給它裝上一扇扇不同的門，只有輸入了相應的密碼，大門才會打開，透出光亮。

未來，圍繞AIE分子，課題組還要做更多文章：開發富含分子內運動單元的長余輝發光有機高分子材料，將探針的設計理念拓展到長余輝發光成像。在生物醫用上，可以做動脈粥樣硬化等重要疾病的早期診斷，做腫瘤切除手術導航、藥物篩選、干細胞示蹤等。

近幾年來，丁丹團隊開始嘗試著把技術產業化，并已經選定合作的生物科技公司，計劃對檢測試劑進行市場調研。團隊的目標有兩個方向，一個是做分子探針手術導航，一個是做體外檢測。