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  發(fā)光分子在稀溶液里可有效發(fā)光，但在濃溶液中或聚集狀下，發(fā)光能力減弱甚至完全消失。德國科學(xué)家60年前發(fā)現(xiàn)的這種聚集猝滅(ACQ)現(xiàn)象，讓發(fā)光領(lǐng)域的研究者大為撓頭。因?yàn)榘l(fā)光材料多在固態(tài)下使用。分子越多，發(fā)光能力反而越弱，怎么辦？那就避免讓他們聚集在一起，這是大多數(shù)科學(xué)家研究的方向：如何阻止分子聚集。然而唐本忠院士獨(dú)辟蹊徑，提出了聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AggregateInduced Emission，AIE)，它不同于熒光猝滅，分子越是聚集，越能發(fā)出耀眼的光芒，尤其在固態(tài)下發(fā)光效果更強(qiáng)（圖1）。這就為發(fā)光材料領(lǐng)域打開了一扇全新的大門。

圖1：ACQ與AIE的對(duì)比

  AIE^TM線粒體紅色探針（AIE^TM Mitochondria Red）是基于聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)原理研發(fā)的一種熒光分子，能發(fā)射紅色熒光。紅光區(qū)的熒光分子具有更長的波長，可以減少生物樣品的光損害，有更少的自發(fā)熒光背景干擾，還具有更深的穿透力。這些特質(zhì)都使得AIE^TM Mitochondria Red有著更突出的應(yīng)用。從AIE^TM Mitochondria Red對(duì)Hela細(xì)胞進(jìn)行染色可以看到，AIE?線粒體紅色探針（AIE^TMMitochondria Red）可以高選擇性地對(duì)線粒體進(jìn)行染色，其染色區(qū)域與商用的線粒體染色劑Mito-GFP可以完全重合（圖2A）。

圖2A：AIE?Mitochondria Red選擇性染色線粒體

圖2B：AIE?Mitochondria Red超高的光穩(wěn)定性

  “聚集誘導(dǎo)發(fā)光”的特性使得AIE? Mitochondria Red還具有很高的光穩(wěn)定性。圖2B顯示，AIE^TM Mitochondria Red的光強(qiáng)度在激發(fā)光掃描40回之后依舊不減，然而商用的MitoTracker Red (MT)在同樣波長的激發(fā)光掃描下，8回之后熒光信號(hào)就已經(jīng)難以捕捉。

  線粒體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所，能夠維持細(xì)胞的正常功能，它在呼吸氧化過程中，所產(chǎn)生的能量以電化學(xué)勢(shì)的形式儲(chǔ)存于線粒體的內(nèi)膜，形成線粒體內(nèi)膜電位(Mitochondrial Membrane Potential, MMP)，研究發(fā)現(xiàn)多種細(xì)胞在不同因子作用下發(fā)生凋亡時(shí)均伴有MMP的下降，并且線粒體膜電位的下降被認(rèn)為是細(xì)胞凋亡過程中最早發(fā)生的事情。另一方面，在瘋狂增殖的癌細(xì)胞中，為其提供能量的線粒體數(shù)量明顯增多，線粒體的活性（體現(xiàn)為膜電位高低）亦明顯增強(qiáng)。AIE^TM Mitochondria Red對(duì)線粒體膜電位具有很高的靈敏度，可以通過熒光信號(hào)的強(qiáng)弱反映膜電位的變化。圖3清晰地顯示在通過oligomycin和CCCP處理過細(xì)胞之后（增高和降低線粒體膜電位的一般方法），熒光強(qiáng)度隨著膜電位的增高和降低也相應(yīng)地增強(qiáng)和減弱。

圖3：熒光強(qiáng)度與膜電位的關(guān)系

  由于線粒體膜電位與細(xì)胞活性有著緊密的關(guān)系，因此在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，AIE^TM Mitochondria Red探針對(duì)預(yù)測(cè)男性不育癥有著可觀的前景。小鼠精子細(xì)胞活性檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)錄像（Movie）表明，明亮的紅色熒光來自精力充沛的精子，而活性低下的精子僅產(chǎn)生微弱的紅色熒光，甚至不產(chǎn)生熒光。這表明AIE^TM Mitochondria Red可以用于監(jiān)測(cè)精子活性。

  總的來說，熒光探針產(chǎn)品AIE^TM Mitochondria Red對(duì)線粒體的高選擇性，對(duì)膜電位的高靈敏度以及超高的光穩(wěn)定性使之成為一個(gè)十分出色的線粒體染色劑以及細(xì)胞活性指示劑。