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熒光成像技術在生物醫(yī)學領域起著舉足輕重的作用，它可以實現(xiàn)細胞、組織及動物層面的實時觀察，但在亞細胞或更小結構的精細觀察上受限于衍射極限。近十幾年來，超分辨成像技術如STED，PALM，STORM等的發(fā)展打破了衍射極限的局限，為成像領域帶來了革命性的突破。

超分辨成像技術對探針的要求非常苛刻。目前，最常用的探針主要是具有光活化或光開關性質的熒光蛋白、量子點以及有機熒光小分子。其中，熒光蛋白通常較大，發(fā)光較弱且光穩(wěn)定較差。量子點的制備修飾復雜，且含有的重金屬有毒和具有致癌性�；趥鹘y(tǒng)有機發(fā)光材料的探針會發(fā)生聚集熒光猝滅和光漂白。因此，開發(fā)光穩(wěn)定性好、發(fā)光效率高、制備簡單、生物兼容性較好的探針是未來超分辨成像研究和實踐的主要目標，具有極大的挑戰(zhàn)性。

為了克服傳統(tǒng)有機發(fā)光分子在超分辨成像領域光穩(wěn)定性不好和聚集猝滅等不足，唐本忠院士及其團隊最近設計并合成了一系列新型光活化AIE探針，首次將AIE材料應用于超分辨成像領域，表現(xiàn)出優(yōu)異的活細胞線粒體的超分辨成像性能。

他們巧妙地利用扭曲分子內電荷轉移效應和芳香環(huán)旋轉耗能雙重作用，使AIE探針剛開始不發(fā)光，處于熒光“暗態(tài)”。當光激活后，該AIE探針會發(fā)生非傳統(tǒng)區(qū)域選擇性光致氧化關環(huán)反應。根據分子內旋轉受限機制，新形成的共價鍵會限制分子內旋轉，誘導高效發(fā)光，得到熒光“亮態(tài)”。這種高效發(fā)光“亮態(tài)”會被特定的光猝滅，使其又回到熒光“暗態(tài)”。不斷重復這個過程，實現(xiàn)被標記物的衍射極限以下的超分辨成像。由此，利用該特性，他們成功實現(xiàn)活細胞中線粒體的超分辨成像，并對線粒體融合分裂動力學進行了觀察研究，充分體現(xiàn)了該AIE探針在活細胞超分辨成像方面所具備的實際應用價值。

相對于其它探針，該AIE探針具有以下顯著優(yōu)勢：高的光穩(wěn)定性帶來高的光活化產物產率；光活化產物具有高的發(fā)光效率，500 nm以上的長波長激發(fā)以及pH和環(huán)境穩(wěn)定；不需要硫醇或除氧劑的輔助，直接在生理條件下自發(fā)閃爍，實現(xiàn)活細胞內超分辨成像。

這項研究充分體現(xiàn)AIE探針優(yōu)異的光穩(wěn)定性在超分辨成像應用上的雙贏，結果發(fā)表在Advanced Materials（Adv. Mater. 2016, 28, 5064–507）雜志上。為將AIE應用于超分辨成像領域邁出了開創(chuàng)性的一步，必將會激勵研究者設計出更亮、更光穩(wěn)定以及性能更好的超分辨成像AIE探針，對更精細地理解生物體系具有非常深遠的意義。

參考文獻：

1. A Mitochondrion-Specific Photoactivatable Fluorescence Turn-On AIE-Based Bioprobe for Localization Super-Resolution Microscope. Xinggui Gu, Engui Zhao, Teng Zhao, Miaomiao Kang, Chen Gui, Jacky W. Y. Lam, Shengwang Du, Michael M. T. Loy, and Ben Zhong Tang* Adv. Mater. 2016, 28, 5064–5071.

2. AIE opens new applications in super-resolution imaging. Jiong Zhou, Guocan Yu* and Feihe Huang* J. Mater. Chem. B 2016, 4, 7761–7765.