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  線粒體是細(xì)胞能量代謝的中心，它具有高度的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，其動(dòng)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)郭志前教授和朱為宏教授課題組報(bào)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(shí)空成像，為線粒體的動(dòng)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(shí)、捕獲線粒體的動(dòng)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(dòng)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(jì)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(jì)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(shí)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(shí)間分辨成像中展示了高信噪比和高保真的線粒體動(dòng)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王琪副教授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