癌症是全世界高致死率的疾病之一，因此对它的早期诊断和治疗具有重要意义。荧光成像由于其高灵敏度、操作简单、成本低等优点，已经被广泛地应用于临床前试验。其中，光动力治疗（PDT）作为一种无创性的治疗技术已经引起了研究者广泛的兴趣。高效的光敏剂是实现光动力治疗的关键，然而从实验室到临床，由于光敏剂“always on”的模式使得它们非常容易产生暗毒性，这极大的限制了它们的实际应用。
针对这一问题，唐本忠院士团队宝鸡文理学院AIE（聚集诱导发光）研究中心冯海涛副教授联合南开大学丁丹教授采用超分子置换的策略实现了对AIE光敏剂暗毒性的有效调控，进而实现精准高效的光动力治疗。四苯乙烯吡啶盐衍生物具有较强的细胞毒性，当它与水溶性杯芳烃通过静电作用络合后得到的超分子组装体却具有很好的生物相容性，细胞成像实验显示它们富集在细胞质中。当加入一种与水溶性杯芳烃结合能力更强的联苯二胺盐酸盐，可以将四苯乙烯吡啶盐从杯芳烃的空穴中置换出来，发现游离出来的AIE染料从细胞质迁移到了线粒体中，从而可以在病灶部位恢复原来的细胞毒性杀伤细胞，另外通过光动力治疗产生活性氧也可以有效杀死癌细胞，二者双管齐下，大大提高了治疗效果。这种超分子组装的策略也可以应用于其它的具有暗毒性的光敏剂调控。
图1. 超分子组装和置换策略示意图。
图2. 细胞内超分子置换释放AIEgen使纳米组装体从细胞质向线粒体迁移，实现高效光动力治疗。
此外，研究发现当四苯乙烯吡啶盐衍生物与杯芳烃络合后得到的超分子组装体在四氢呋喃溶液中发出强烈的黄色荧光，这是由于吡啶环部分通过静电作用插入到了杯芳烃的空腔中从而限制了四苯乙烯分子的自由旋转，因此，激发态能量只能通过辐射跃迁的方式被释放出来，使得它们在溶液状态发出了荧光，这也通过实验证实了AIE分子内运动受限的机理。
近期，这一成果发表在Journal of the American Chemical Society（美国化学会志）上，文章的第一作者是宝鸡文理学院AIE研究中心冯海涛副教授，香港科技大学李媛媛博士和南开大学研究生段星晨，共同作者为宝鸡文理学院王霄翾，齐春轩博士和香港科技大学林荣业教授，论文通讯作者是冯海涛副教授，南开大学丁丹教授和香港科技大学唐本忠院士。
论文信息：
Substitution Activated Precise Phototheranostics through Supramolecular Assembly of AIEgen and Calixarene
Hai-Tao Feng, #,* Yuanyuan Li, # Xingchen Duan, # Xiaoxuan Wang, Chunxuan Qi, Jacky W. Y. Lam, Dan Ding,* and Ben Zhong Tang*
J. Am. Chem. Soc., 2020, DOI: 10.1021/ jacs.0c06872
