聚集七彩荧光 打造“品牌分子”

2018-01-11 09:58:45来源:经济日报
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创立四苯乙烯(TPE)AIE体系

AIE研发团队主要成员合影。

开拓全新的领域

AIE概念提出至今,全球已有1100多个单位从事相关研究,正从多方面为人类造福

越聚集越发光的AIE材料,在光电器件、化学传感、生物检测和成像诊疗等领域都具备极其优异的性能,其巨大潜力吸引了全球科研人员的参与。

从2001年唐本忠团队提出AIE概念至今,全球已有60多个国家和地区的科学家从事AIE相关研究,发表论文数和引文数均呈指数增长。仅2017年,该领域发表论文就超过1200篇,引用超过36500次。AIE已被纳入国内外本科生的实验教学,并被认为是核心概念的重点实验。2016年,《自然》一篇新闻深度分析文章将AIE列为支撑未来纳米光革命的四大纳米材料之一,且是其中唯一一个由我国科学家原创的新材料体系。

正如加拿大卡尔加里大学化学系教授贝琳达·海涅所说:“今天,我们讨论聚集不能不提聚集诱导发光。自从唐本忠团队的原始工作发表以来,毫不夸张地说,这个研究领域经历了爆炸式发展。”

开拓了一个全新领域的唐本忠,目前正从多方面推进AIE造福人类。

在应用方面,唐本忠最关注AIE在精准医疗中的推广。例如,给癌症病人动手术时,犬牙交错的肿瘤边缘对医生技术形成严峻考验,切除不净会埋下复发隐患,切除过多又会让病人遭遇不必要的伤害。对此,使用AIE材料进行细胞器成像,一毫米大小的肿瘤也可以通过荧光精准呈现。唐本忠与国内外同行合作,已经在大动物身上开展了AIE用于手术荧光导航的初步实验,取得了很好效果。他的博士后还开了一家公司制备和销售AIE生物探针。

他们还发现,有一种AIE材料可以精准追踪四处逃窜的癌细胞,在癌细胞中聚集发光,却对正常细胞视而不见。这有可能成为未来早期诊断癌细胞的新手段。

目前,全球大部分商业化生物荧光探针都是传统的ACQ材料,其知识产权由国外企业把控,价格昂贵且效率远不如AIE材料。“AIE材料具有中国自主知识产权,且性能优异,将其成果产业化,切实为改善人民的医疗条件贡献力量,是我们的愿望。”唐本忠说。

在新材料体系方面,唐本忠团队还将AIE体系从荧光扩展到磷光,实现了纯有机晶体的高效室温磷光。

在新理论原理方面,唐本忠团队将目光投向了非芳香环分子。有机分子发光,一般需要共轭电子结构,因此传统发光材料是含芳香环的化合物。没有芳香环的分子会发光吗?

唐本忠团队发现,很多不含芳香环的合成高分子和天然产物都可发荧光和磷光。这些分子的结构特点是富含杂原子,可以形成发光的簇结构。氧、氮、磷、硫等杂原子都可形成簇结构,因此理论上都可发光。自然界的很多东西都富含这几类杂原子,都存在簇发光现象,比如,大米、淀粉、纤维素、蛋白、DNA等在紫外光照射下都可发光。

“簇发光为我们寻找天然发光材料开辟了一条新路。”唐本忠说,传统发光材料多为人工合成的含芳香环有机分子,通常具有生物毒性,会造成环境污染。而基于AIE,我们有望从自然界寻找到廉价、无毒、环保的非凡发光材料。“这是一条走向未来的新路、一片充满无限可能性的新天地。”唐本忠说,“我们已经是科技大国,但从大国变强国还需要跳过一个大门槛,需要有更多原创性和引领性的研究。原创科研就像刨一口井,越往下刨泉眼越多,源源不竭”。

越聚集越明亮的AIE材料,让我们看到了团结的力量。我们期待着,步入新时代的中国科技,能出现更多像AIE一样的原创研究,从局部亮点走向全面发光。

聚起来,发光吧!

责编:季冉冉

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