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  線粒體是存在于大多數(shù)真核細胞中的細胞器，其具有雙層膜結(jié)構(gòu)，是細胞有氧呼吸的主要場所，在細胞的生長發(fā)育過程中具有非常重要的作用。腫瘤的高代謝導(dǎo)致腫瘤細胞線粒體相比于正常細胞具有更高的負電勢，這也為腫瘤靶向成像和治療提供了重要的靶點。聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）分子是一類在單分子溶解狀態(tài)下幾乎不發(fā)光而在聚集狀態(tài)或固態(tài)下熒光增強的發(fā)光材料，自2001年“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”概念的提出，AIE分子在生物成像和治療中的應(yīng)用取得了長足的發(fā)展，顯示出廣闊的應(yīng)用前景。線粒體靶向AIE分子利用腫瘤細胞線粒體膜電勢差和線粒體膜與AIE分子之間的疏水相互作用，可以穩(wěn)定高效地標(biāo)記腫瘤細胞線粒體，為基于線粒體靶向的腫瘤成像和治療提供了重要的分析工具和治療手段。

  近日，浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院和慶鋼研究員和浙江大學(xué)附屬第二醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科田梅教授聯(lián)合清華大學(xué)化學(xué)系危巖教授在《Chemistry-An Asian Journal》期刊上發(fā)表綜述“Aggregation-induced Emission Based Fluorogens for Mitochondria-targeted Tumor Imaging and Theranostics”，總結(jié)了近年來AIE分子在線粒體靶向腫瘤成像和治療中的研究和應(yīng)用進展，針對線粒體靶向AIE分子的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其多功能特性，討論歸納了靶向線粒體的AIE分子探針設(shè)計策略和結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，及其在腫瘤顯像和治療中的多種應(yīng)用模式。

圖1 常見的線粒體靶向AIE分子結(jié)構(gòu)。(A) 基于四苯乙烯的線粒體靶向AIE分子探針；(B) 基于三苯胺的線粒體靶向AIE分子探針；(C) 基于其它結(jié)構(gòu)的線粒體靶向AIE分子探針

  作者根據(jù)用于線粒體成像的AIE分子結(jié)構(gòu)特點，主要將其分為三大類，一是基于四苯乙烯（TPE）結(jié)構(gòu)的線粒體靶向探針，二是基于三苯胺（TPA）結(jié)構(gòu)開發(fā)的線粒體靶向探針，三是基于一些其它較為特殊的結(jié)構(gòu)開發(fā)的線粒體靶向探針。TPE和TPA結(jié)構(gòu)被廣泛用于AIE分子的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其多個苯環(huán)轉(zhuǎn)子有利于增強分子的AIE效應(yīng)，避免聚集熒光淬滅（ACQ）的發(fā)生；此外，利用分子內(nèi)或分子間氫鍵和振動受限也可以增強聚集狀態(tài)下分子的熒光發(fā)射。另一方面，這些分子的主要共同點是分子結(jié)構(gòu)中含有帶正電荷的季銨鹽或季膦鹽基團，這些基團對于線粒體靶向具有決定性的作用。線粒體靶向AIE分子通過形成供電子（D）-吸電子（A）結(jié)構(gòu)，利用電子推拉效應(yīng)和共軛效應(yīng)，可以延長分子的吸收和發(fā)射波長，從而得到具有不同熒光發(fā)射的熒光分子，便于不同場景下的線粒體成像研究。

圖2 線粒體靶向AIE分子在（a）腫瘤化療；（b）腫瘤放射治療；（c）腫瘤光動力治療；（d）腫瘤化療聯(lián)合光動力治療中的應(yīng)用

  作者進一步歸納介紹了線粒體靶向AIE分子在腫瘤成像和治療中的應(yīng)用，包括線粒體靶向腫瘤化療，線粒體靶向腫瘤放射治療和線粒體靶向腫瘤光動力治療及化療與光動力治療聯(lián)合治療，這些研究工作體現(xiàn)了AIE分子的多功能性及其在腫瘤診療領(lǐng)域的多樣化應(yīng)用潛能。通過分子工程設(shè)計，包括改變分子結(jié)構(gòu)中的供電子和吸電子單元，增強分子共軛效應(yīng)；采用不同的線粒體靶向單元；局部結(jié)構(gòu)的改變，如不同長度烷基鏈的引入，可以開發(fā)出一系列具有不同結(jié)構(gòu)和性能的線粒體靶向AIE分子，以用于不同場景的生物成像和治療研究。最后，論文總結(jié)了線粒體靶向AIE分子的設(shè)計及其在腫瘤成像和治療中的應(yīng)用，并對這一領(lǐng)域未來發(fā)展需要應(yīng)對的挑戰(zhàn)及可能的研究策略進行了討論。

圖3 聚集誘導(dǎo)發(fā)光分子在線粒體靶向腫瘤成像和治療中的應(yīng)用

  論文詳見：Yu, K., Pan, J., Husamelden, E., Zhang, H., He, Q., Wei, Y. and Tian, M. (2020), Aggregation-induced Emission Based Fluorogens for Mitochondria‐targeted Tumor Imaging and Theranostics. Chem. Asian J., 2020, DOI:10.1002/asia.202001100.

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  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/asia.202001100