生物探针能发现“隐形”细菌检测糖尿病

唐本忠院士

唐本忠院士团队

●AIE小分子及机理：唐本忠院士、赵祖金教授、王志明博士、高蒙博士

●AIE高分子制备方法及应用：唐本忠院士、秦安军教授、胡蓉蓉副教授

唐本忠院士拿过学生手里的“宝贝”———一个个装着少量有色粉末的透明玻璃瓶，依次摆在灯前。开灯，粉末绽出明亮、颜色各异的光，仿若连成一条彩虹。“我们集齐了从蓝光到红光，覆盖整个可见波光范围的聚集诱导发光材料体系”。在世界上最先提出聚集诱导发光概念的唐本忠，正带领团队将实验室里合成的发出独特荧光和磷光的材料，打造成彩色“侦探”：能捕捉风洞试验中大型飞机的薄弱环节，能让细菌无所遁形，将来它们还能进入人体追踪癌细胞。

生物探针能发现“隐形”细菌检测糖尿病

唐本忠带领的团队是2012年广东省第三批引进的创新科研团队之一，在满是玻璃杯和试管的化学实验室里，他们埋头将一个个天马行空的科学想象发展成造福社会的技术现实。

第一步，他们选择了生物检测和医疗领域。

实验室里的水溶性AIE材料，本身在水中不发光，但只要在水溶液中碰上生物分子，如蛋白质、DNA、脂肪、糖分等，绑定了追踪成分的AIE材料就会立刻发光，因此它被认为是一种很敏感的“点亮性”传感器。实验中，这种与健康关系密切的“生物探针”，钻进小白鼠体内可让实验人员窥视小白鼠身体内部情形。

荧光探针不同于电镜，既不需要真空，在不同状况下也可以发出不同的光。如果用于人体，就能观察到以前看不到的细节，这些细节成为医生判断病情的珍贵线索。由唐本忠的博士后高蒙博士率领的研发团队，已经将这种生物探针投入临床检测，可将细胞器清晰成像。

他们正在研发的AIE探针，进入溶酶体与酶接触后，通过聚集发光，能清晰显示酶的浓度高低。医生只需将这一浓度成像与正常影像进行比较，就可以判断患病的概率。

传统荧光探针可检测的溶酶体仅10种左右，AIE探针的检测范围至少是传统探针的4倍。这一技术将主要运用到新生儿因溶酶体缺乏而导致的遗传性疾病临床检测中。“其实细胞器的分布、形态和位置变化都与很多疾病密切相关”，高蒙博士团队还尝试运用AIE荧光材料，观测接受抗癌药物治疗的细胞器形态改变，以此判断抗癌药物是否有效。

另外，一个细菌检测的平台也正在建设当中。发现“隐形”细菌，AIE材料也大有用武之地。

在实验室里，唐本忠团队在显微镜下发现，一种特殊的AIE材料一见到细菌就发光：有的见了死细菌发光，有的见到活细菌发光。更为神奇的是他们开发的一种荧光材料，不仅可以使细菌现形，而且还可以置细菌于死地。

这个发现让整个团队为之振奋。若由AIE材料上阵，使死亡的细菌发亮，实验人员可根据发光面积计算出数值，就能判断药物对细菌的杀灭程度有多大。而且更特别的是，AIE材料可以只让细菌发光，轻松地区分细菌和人体细胞，从而可轻易地锁定细菌的位置。

胡蓉蓉副教授在实验中比较出，AIE材料的光稳定性很强。传统材料进行细胞染色后拍照，可能拍了两三张后亮度就会减弱或消失，但AIE材料可以拍几十甚至几百张仍保持相当亮度。

AIE材料在医疗领域的大展拳脚，最先成为现实的可能是检测糖尿病的试剂盒。

糖尿病是一种难事前感知的疾病，发现尿液中糖分偏高时，往往为时已晚，只能终身注射胰岛素。而唐本忠团队将分子设计得能与葡萄糖结合，分子量变大，然后就会聚集，一聚集就发光。这样一来只需用紫外灯照射一下尿液，若尿液闪闪发光，就证明当中含葡萄糖，要赶紧去医院检查就医。

医生期待AIE材料能有更出色的表现。例如，给一个肝癌病人动手术时，犬牙交错的边缘很考验医生技术，如切除不净，等于埋下复发的隐患，这也是我国肿瘤病人康复率比较低的原因之一。但如果使用AIE荧光材料，即便只有一毫米大小的肿瘤也可以通过荧光呈现，帮助医生准确地把它切除。唐本忠团队正在致力于将这一想法变成现实。

大部分癌症死亡病例是因为癌细胞转移而引起，癌细胞从原发病灶逃出，通过血液“流窜作案”，要检验血液里有没有逃窜的癌细胞，得做循环肿瘤细胞(CTC)检测，但因为捕获的循环肿瘤细胞纯度不高，医疗界一直对CTC检测渴盼新的思路。

唐本忠团队研制出的AIE材料，有望解决这个难题。他们开发了一类特殊的AIE材料，只染癌细胞，不染正常细胞。抽血后添加这种材料，如果血液闪闪发光，就意味着追踪到了逃窜的癌细胞。目前已有一些荧光探针投入追踪行列，比如一些表层的肿瘤组织，剖开后喷洒荧光材料。

“原创的科研就像刨一口井，越往下刨泉眼越多，总是跟踪别人的，早晚会枯竭”。唐本忠团队设想并努力实践着，让AIE材料“玩”出更多新花样。