1. AIE共轭聚合物对病原菌的高效光动力杀伤

开发新型、高效的微生物诊疗一体化策略，将对抗微生物感染的治疗具有显着影响。光动力治疗(PDT)由于其高度的时空可控性及不容易产生耐药性等优势，具有良好性能的光敏材料已经在微生物诊疗一体化中得到了广泛应用。但是目前常用的光敏性材料如卟啉等，由于在生理环境中容易形成聚集体，会抑制活性氧(ROS)的产生。秦安军教授等成功设计并制备了一种具有超强ROS产生能力及优异生物安全性的AIE共轭聚合物，并成功用于体外及活体抗菌研究中(图1)。研究证明该聚合物在微生物及哺乳动物细胞同时存在的情况下，能够选择性只与微生物结合，且细胞毒性实验显示该聚合物对于哺乳动物细胞基本没有毒性；并在体外以及小动物模型上验证了其良好的抗菌性能。血液生化分析及组织切片研究证明该聚合物具有非常好的生物安全性。基于该新型AIE共轭聚合物优异的抗菌性能和良好的生物兼容性，使其在微生物感染治疗等领域具有广阔的应用前景。

图1. AIE共轭聚合物高效抗菌的示意图

2. AIE材料用于构建了多功能诊疗一体化平台

癌症每年夺去数百万人的生命，严重威胁人类的生命健康。手术治疗是目前临床上治疗癌症的主要手段，但是一些微小的肿瘤残留在手术后经常被漏诊留下，导致残余病灶以及肿瘤复发。如今，多模态治疗策略越来越受到人们的重视，但通常需要将多种复杂成分结合在一个治疗系统中才能实现多种功能。因此，发展有效的癌症治疗策略至关重要。赵祖金教授等通过合理的分子设计，调控激发态的辐射和非辐射路径，获得了集高效近红外(NIR)荧光、光热、光动力于一体的新型多功能聚集诱导发光分子(AIEgen)，并利用该分子构建了高效多功能诊疗一体化平台，大大提高了患癌小鼠的疗效以及生存率。

图2. 分子结构，纳米材料制备和多功能手术和光治疗的应用示意图

3.蛋白笼协同增强荧光和MRI信号进行双模态成像

癌症威胁人类生命健康。提高癌症患者远期生存率及提升生存质量的重要策略就是对癌症的早发现、早治疗。磁共振造影成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)具有无电离辐射危害、可以提供任意方位和多参数成像以及高的组织分辨率等优点，然而受限于其低的灵敏度。荧光成像具有高的灵敏性、低廉的成本、可操作性强和几乎无副作用产生等优点。将两者结合能够弥补单一成像的不足，实现优势互补，为医生的决策提供更加可信、精确和全面的诊断信息。基于此，秦安军教授等报道了一种简便高效的蛋白笼策略来实现荧光和MRI的协同增强。设计合成了具有AIE特性的疏水性分子将其偶联上造影剂分子Gd-DOTA得到了能够与血清白蛋白非特异性相互作用的NGd。通过去溶剂化和戊二醛偶联的方式进一步合成蛋白笼的结构NGd-ACs(图3)。该结构的弛豫率为82.5 mM^-1s^-1，相较于临床上小分子造影剂提高了17倍。荧光强度相较于小分子NGd提升了6倍。这种策略既可以实现聚集又能保证水分子的进出，协同增强了荧光和弛豫效能。实现了细胞层面的双模态荧光成像和MRI和活体上肝脏和肿瘤的MRI。

图3. NGd-ACs蛋白笼的合成和协同增强荧光(FL)和磁共振信号(MR signal)的示意图

4.AIE材料用于制备Ⅰ型光敏剂，用于癌细胞和病原微生物杀伤

沿用聚集诱导活性氧生成(AIG-ROS)思想，提出利用光化学反应活性的分子在聚集态下无法实现构象调整而抑制新产物的生成，受激发的分子则通过自由基参与的电子传递过程与周围环境中游离的三重态氧分子反应，从而将自由基活性中间体转化为I型ROS，从而发展了一种新的制备Ⅰ型光敏剂的方法。王志明教授等开发了一种基于四苯基乙烯(TPE)骨架的异喹啉鎓有机盐衍生物TIdBO用作光敏剂。在与HeLa细胞相互作用的过程中，TIdBO不仅表现出良好的PDT性能，而且其还可以通过不断增强的荧光强度与细胞形态变化之间的关系作为一种细胞凋亡的指示剂，实现了对PDT过程的自我监测。同时，TIdBO还表现出对微生物特别是金黄色葡萄球菌的良好结合和有效杀伤能力。通过控制其与细胞和微生物的共孵育时间，其可以实现选择性成像并杀死细菌或真菌。它为我们提供了与常规治疗方式协同作用的新见解。

图4. 一种新的制备Ⅰ型光敏剂的方法及应用示意图

5. AIE分子用于病原微生物的区分和治疗

光动力治疗(PDT)由于其高度的时空可控性，低毒性及不易产生耐药性等特点，在病原微生物的精确诊断及有效治疗上具有良好的应用前景，而具有聚集诱导发光(AIE)性能的光敏材料，聚集态下不仅具有高的发光效率，还能有效产生ROS，从而在PDT治疗微生物感染中展现出独特的优势和广阔的应用前景。王志明教授等设计并制备了荧光探针DPNAP。由于其独特的结构实现了对不同种类微生物的区分。加之，酮基水杨醛联肼(KSA)基团的引入，使分子结合了ESIPT材料的荧光特性，并借助外围的基团旋转受限获得了强的聚集态荧光量子产率及AIE特性。进一步地，基于其优异的敏化产生活性氧的能力及生理环境下一定的电正性，该体系表现出针对不同微生物的多样抗菌行为。因此，此探针在生物标记及抗肿瘤等方面有着广阔的应用前景。

图5. DPNAP的设计原理