線粒體是細(xì)胞能量代謝的中心，它具有高度的動態(tài)結(jié)構(gòu)，其動態(tài)變化異常與阿爾茲海默癥、帕金森、代謝類疾病和癌癥等密切相關(guān)。近日，華東理工大學(xué)郭志前和朱為宏教授課題組報道了一種靶向線粒體的近紅外聚集誘導(dǎo)發(fā)光探針，實(shí)現(xiàn)了對線粒體的高保真時空成像，為線粒體的動態(tài)變化研究提供了一種重要的工具，相關(guān)成果以“High-Fidelity Trapping of Spatial-Temporal Mitochondria with Rational Design of Aggregation-Induced Emission Probes”為題，在線發(fā)表于先進(jìn)功能材料（Adv. Funct. Mater., 2019, 1808153）。
目前，受制于缺乏高性能靶向線粒體的分子探針，高保真、實(shí)時、捕獲線粒體的動態(tài)變化仍面臨挑戰(zhàn)。商業(yè)化的線粒體探針MTG、MTR等存在聚集引起的猝滅效應(yīng)和光穩(wěn)定性差等固有缺陷，無法真實(shí)反饋線粒體的動態(tài)變化過程。值得指出的是，目前線粒體探針的靶向設(shè)計策略主要是基于與線粒體內(nèi)膜之間的靜電作用，而對探針自身的電荷密度和胞內(nèi)復(fù)雜膜環(huán)境之間的關(guān)系缺乏認(rèn)識。
課題組創(chuàng)新性地發(fā)展了新型AIE母體熒光單元—TCM，通過理性的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計AIE母體與親脂性的靶向基團(tuán)TPP陽離子單元，使其具有可控的聚集狀態(tài)和和匹配的電荷密度，獲得“Off-On”激活型AIE線粒體探針，成功解決了線粒體靶向AIE探針的親疏水平衡與熒光激活特性之間的困境，實(shí)現(xiàn)高信噪比和高保真的線粒體時空成像。特別是相比商用探針MTG、MTR，近紅外分子探針TCM-1具有優(yōu)異的光穩(wěn)定性和不受濃度依賴的靶向能力，極大的克服了商用探針的光漂白和過度染色的問題。由于探針TCM-1具有可激活的熒光性質(zhì)、近紅外的熒光發(fā)射和優(yōu)異的靶向能力，并在三維空間和時間分辨成像中展示了高信噪比和高保真的線粒體動態(tài)分布信息，性能表現(xiàn)遠(yuǎn)勝于商用探針如Mitotracker Green FM和Mitotracker Red FM。
2014級博士研究生張杰和副教授王琪為該文章的共同第一作者，郭志前教授和朱為宏教授為文章的通訊作者，該工作得到了田禾院士的悉心指導(dǎo)。
該研究成果由國家自然科學(xué)基金委基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目，上海市重大科技專項(xiàng)以及基金委優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目共同資助完成。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201808153 Adv. Funct. Mater., 2019, 1808153. DOI:10.1002/adfm.201808153