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熒光成像技術在生物醫學領域起著舉足輕重的作用，它可以實現細胞、組織及動物層面的實時觀察，但在亞細胞或更小結構的精細觀察上受限于衍射極限。近十幾年來，超分辨成像技術如STED，PALM，STORM等的發展打破了衍射極限的局限，為成像領域帶來了革命性的突破。

超分辨成像技術對探針的要求非常苛刻。目前，最常用的探針主要是具有光活化或光開關性質的熒光蛋白、量子點以及有機熒光小分子。其中，熒光蛋白通常較大，發光較弱且光穩定較差。量子點的制備修飾復雜，且含有的重金屬有毒和具有致癌性。基于傳統有機發光材料的探針會發生聚集熒光猝滅和光漂白。因此，開發光穩定性好、發光效率高、制備簡單、生物兼容性較好的探針是未來超分辨成像研究和實踐的主要目標，具有極大的挑戰性。

為了克服傳統有機發光分子在超分辨成像領域光穩定性不好和聚集猝滅等不足，唐本忠院士及其團隊最近設計并合成了一系列新型光活化AIE探針，首次將AIE材料應用于超分辨成像領域，表現出優異的活細胞線粒體的超分辨成像性能。

他們巧妙地利用扭曲分子內電荷轉移效應和芳香環旋轉耗能雙重作用，使AIE探針剛開始不發光，處于熒光“暗態”。當光激活后，該AIE探針會發生非傳統區域選擇性光致氧化關環反應。根據分子內旋轉受限機制，新形成的共價鍵會限制分子內旋轉，誘導高效發光，得到熒光“亮態”。這種高效發光“亮態”會被特定的光猝滅，使其又回到熒光“暗態”。不斷重復這個過程，實現被標記物的衍射極限以下的超分辨成像。由此，利用該特性，他們成功實現活細胞中線粒體的超分辨成像，并對線粒體融合分裂動力學進行了觀察研究，充分體現了該AIE探針在活細胞超分辨成像方面所具備的實際應用價值。

相對于其它探針，該AIE探針具有以下顯著優勢：高的光穩定性帶來高的光活化產物產率；光活化產物具有高的發光效率，500 nm以上的長波長激發以及pH和環境穩定；不需要硫醇或除氧劑的輔助，直接在生理條件下自發閃爍，實現活細胞內超分辨成像。

這項研究充分體現AIE探針優異的光穩定性在超分辨成像應用上的雙贏，結果發表在Advanced Materials（Adv. Mater. 2016, 28, 5064–507）雜志上。為將AIE應用于超分辨成像領域邁出了開創性的一步，必將會激勵研究者設計出更亮、更光穩定以及性能更好的超分辨成像AIE探針，對更精細地理解生物體系具有非常深遠的意義。

參考文獻：

1. A Mitochondrion-Specific Photoactivatable Fluorescence Turn-On AIE-Based Bioprobe for Localization Super-Resolution Microscope. Xinggui Gu, Engui Zhao, Teng Zhao, Miaomiao Kang, Chen Gui, Jacky W. Y. Lam, Shengwang Du, Michael M. T. Loy, and Ben Zhong Tang* Adv. Mater. 2016, 28, 5064–5071.

2. AIE opens new applications in super-resolution imaging. Jiong Zhou, Guocan Yu* and Feihe Huang* J. Mater. Chem. B 2016, 4, 7761–7765.