唐本忠院士JACS：皂苷包覆实现聚集诱导发光纳米颗粒和有机磷光纳米晶体的超快递送

【背景介绍】

皂苷，广泛存在于世界上许多植物的根，树皮，茎，叶和花中，是一类的皂苷元与糖构成的两亲性天然糖苷。在植物的防御系统中，皂苷可以起到抗微生物，抗真菌和杀虫剂的作用。早在数千年前，人们就已经认识到它的这种独特的生物活性。例如，亚马逊雨林北部的亚努玛米土著部落使用具有高含量皂角苷的植物作为洗发剂和药剂。

【成果简介】

近日，香港科技大学唐本忠院士（通讯作者）团队利用皂苷独特的细胞穿透性和两亲性性质，用于包覆和递送具有深红色聚集诱导发光纳米颗粒（AIE NPs）和有机磷光纳米晶体（NCs）进入细胞中。实验表明这种方法具有生物相容性好，成本低廉，递送超快速等优异的特性，适用于将各种各样的AIE NPs和NCs递送到癌细胞中。相关成果以题为“Ultrafast Delivery of Aggregation-Induced Emission Nanoparticles and Pure Organic Phosphorescent Nanocrystals by Saponin Encapsulation”发表在了Journal of the American Chemical Society上。本文的第一作者博士生Alexander Nicol。

【图文导读】

图1 化学结构和和光谱性能

（A-C）(A) CAPP, (B)TPE-TETRAD 和(C) BDBF的化学结构和性能，CAPP和TPE-TETRAD深红色发光AIEgens，BDBF可以形成有机磷光纳米晶体，它们都是细胞膜不渗透的。

图2 皂苷包覆后的纳米材料粒度分布及动态光散射分析（DLS）

（A）皂苷包覆的CAPP纳米颗粒的粒度分布

（B）皂苷包覆的TPE-TETRAD 纳米颗粒的粒度分布。插入的图片为电镜图。

图3 CLSM图像

（A-F）用0.5μg/ mL的皂苷包覆的TPE-TETRAD 纳米颗粒分别培育（A）30秒，（B）2分钟，（C）3分钟，（D）5分钟，（E）10分钟和（F）30分钟后的HeLa宫颈癌细胞的CLSM图像

图4 有效染色时间对比

细胞可渗透的AIEgens，商业荧光染料和各种AIE NPs递送方法之间的有效染色时间比较。

【小结】

该研究提出了基于皂苷的递送方法用于深红色AIE NPs和有机磷光BDBF NCs的细胞递送。皂苷独特的通透性和两亲性质使得深红色AIE纳米颗粒在5分钟内成功递送到细胞中，该方法比先前报道的纳米颗粒递送系统快20倍。此外，有机磷光BDBF NCs也可成功递送到HeLa细胞，有机磷光BDBF NCs的发光寿命可长达100 ms，是常规荧光染料一万多倍。

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

团队介绍

唐本忠院士团队主要从事高分子合成方法论的探索、先进功能材料的开发以及聚集诱导发光(AIE)现象的研究。在AIE方面，唐本忠课题组于2001提出AIE的概念并随后对AIE过程的机理进行研究和解释，并致力于将AIE效应有效地应用到发光器件、化学检测和生物传感等技术领域，为解决传统ACQ材料面临的问题提供新方案。在生物成像应用中，唐本忠院士团队设计合成的AIE性荧光探针不但能够实现对指定细胞器、蛋白、DNA、组织等高分辨率识别和特异性成像，还展现了更高的光学稳定性和动力学监测过程的潜质。目前，唐本忠院士团队利用AIE荧光探针已实现高效率快速区分细菌的种类并选择性杀灭、可视化选择性区分癌症细胞及正常细胞、全程监测细胞器（溶酶体、脂滴等）的活性过程及相关药物的筛选、对肿瘤细胞选择性识别和全程监测等。在唐院士的带领下，AIE研究不但在概念革新、基础理论、材料研发和技术应用等科学领域都得到了飞速发展，而且造就了一支具有原始创新意识的青年学者队伍者，并在国际上已经展现一定的影响力。唐本忠院士团队研究人员涉及有机化学、物理化学、生物化学与医学等多个专业，具有较高的科研素质和很强的创新能力。唐院士团队目前已培养研究生和博士后等160余人，其中60余人在国内外担任教职，国家杰出青年基金获得者8名、优秀青年基金获得者4名和入选中组部青年千人计划3名。

团队在该领域工作汇总

十余年来，与AIE相关的论文数和引文数均呈指数上升，已经形成了一个由我国科学家引领、多国科学家跟进的新研究领域。目前，全球已有超过200个研究团队涉及AIE领域的研究，中国大陆约占53.4%，境外约占47.6%。基于唐教授在聚集诱导发光领域取得的成就和在领域的引领作用，应世界著名的Wiley出版社的诚挚邀请，唐院士与国内外研究AIE材料的各大课题组共同撰写了有关AIE的专著《Aggregation-Induced Emission: Fundamentals》和《Aggregation- Induced Emission: Applications》，现已经得到国内外的广泛关注。目前，唐院士团队已发表学术论文900多篇，总引约30,000次。同时，唐院士团队当下正不懈努力将AIE材料和技术进行产业化和市场化，让具有中国自主知识产权的AIE技术和材料体系及其在应用领域的突破不再“束之高阁”，而是切实为人民生活质量的提高和医疗条件的改善贡献力量。

详情访问唐本忠院士团队网站：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.

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