In vivo, clinical and translational aspects of aggregation-induced emission

聚集诱导发射的体内、临床和转化方面

 论文信息：nature reviews bioengineering，发表时间：2025年8月

主讲人：王泳海，2025年9月7日

研究背景：

   基于荧光的光学成像与传感技术已广泛应用于临床前及临床疾病诊断领域。相较于传统荧光团，聚集诱导发光体（AIEgens）具有多项优势：在聚集状态下可增强荧光信号、具备显著的斯托克斯位移效应、优异的光稳定性以及可控的激发态能量耗散特性，这些特性使其在荧光成像中表现突出，同时还能实现同步光疗治疗。为应对癌症、感染及心血管疾病等医疗挑战，科研人员已开发出多种自组装诱导发光（AIE）探针。本文从临床与转化医学视角，系统探讨这类探针在生物成像和光疗诊断中的应用价值，重点解析其特性调控原理与功能化策略。同时，深入剖析制约其发展的瓶颈与挑战，并探索加速其体内临床转化的创新路径。

研究内容：

         AIEgens可用于临床人体样本中生物标志物的体外诊断；在小鼠、家兔和非人灵长类动物等多重动物模型中的体内生物成像；以及用于治疗癌症、感染和心血管疾病的光疗诊断学。在本综述中，作者重点讨论了具有AIE活性的材料，重点关注其在分子和聚集层面的性质调控。此外，我们还强调了AIE材料在生物医学中的应用，并探讨了促进其最终体内临床转化所面临的转化和商业瓶颈。

要点：

 1.与传统荧光团相比，聚集诱导发光体（aigens）在聚集状态下具有增强的荧光、大的斯托克斯位移和优异的光稳定性。

 2.在分子和聚集水平上，聚集诱导发光活性材料的性能可以被精细地调节。

 3.AIEgens已应用于细胞成像、活体生物成像和光疗诊断，以及人体临床样本的体外诊断，为活体临床转化奠定了坚实的基础。

 4.AIEgens的体内临床转化将需要一种协作的方法来进行全面的药代动力学和毒理学评估，加速新药的监管批准，并开发兼容的仪器。

总结与展望：

总结：

尽管单个AIE分子在荧光成像、光声成像、光动力疗法和光热疗法等光疗诊断模式中展现出多功能性，但考虑到已有大量获批病例可提供宝贵的操作流程和指导原则，建议临床试验初期应优先选择一种成像或治疗方式，例如影像引导手术或光动力疗法。例如，吲哚菁绿可同时用于荧光成像和光热疗法。在获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于荧光血管造影后，吲哚菁绿的药代动力学、代谢及毒理学特性已得到系统评估，其在光热治疗领域的应用获批指日可待。同理，无论具体应用场景如何，AIE分子的获批都将为后续功能模块的开发奠定坚实基础，同时为研发旨在提升靶向性、延长循环时间及生物利用度的纳米制剂提供技术支撑。

展望：

具有自组装诱导发光（AIE）特性的材料在生物医学领域展现出广阔应用前景。基于CRISPR的成像技术凭借其高特异性与灵敏度，正逐渐成为单分子成像领域的新兴工具。核酸扩增过程能形成拥挤且致密的聚集环境。通过将AIE探针作为信号分子引入该系统，有望为病毒/细菌感染及肿瘤等疾病的分子机制检测提供可靠的诊断手段。此外，通过3D打印技术与AIEgens协同构建的医疗植入物，为评估组织工程和支架植入中临床植入物的治疗效果提供了有效方法。刚性3D基质对AIEgens施加的光诱导发光（RIM）效应，使其荧光信号清晰可见，实现无创可视化观察。更重要的是，AIEgens有序的分子排列结构可通过机械刺激发生改变，从而引发荧光颜色或强度的变化。这一特性为开发机械响应型便携式光子医疗设备提供了重要技术支撑。AIEgens也被探索为使用光动力疗法或光热疗法的有效原位肿瘤疫苗通过治疗诱导肿瘤细胞产生免疫原性细胞死亡。为增强免疫治疗效果，可将AIEgens与免疫佐剂联合使用。