港科大唐本忠院士团队AM 智能聚集体实现人血中高脂血症的临床快速...--考研网上

??组成生物体的细胞在应对复杂环境过程中进化出一套独特的介观尺度调控聚集体，它们可以通过自主响应周围环境波动变化高效的维持内环境稳态。这种在不改变分子结构的前提下，仅通过转换不同的聚集状态来实现对不同环境因素响应的“智能聚集体”，通常是具有各种相互作用和物理效应的复杂系统。设计和开发这类聚集体极具挑战性，但其环境响应特性能为当前生物检测瓶颈问题提供新的解决思路，因此，智能聚集体的研发同样具有巨大的科学价值。

俗称“三高”之一的高血脂症（HLP）对人类生命健康造成巨大威胁，有效控制血脂水平是预防高脂血症相关疾病及监测预后的重要手段。但是，目前临床诊断和监测高血脂症患者的方式检测技术仍然存在耗时、背景干扰、样本量大和步骤繁琐等诸多缺点。普通的分子探针或普通聚集体探针很难同时解决上述所有问题，因此智能聚集体有望成为突破这一难题的利刃。有鉴于此，香港科技大学唐本忠院士和南方医科大学珠江医院张鸿飞主任合作，成功设计开发了具有近红外一区（NIR-I, 700900 nm）发射的血脂响应型智能聚集体。相关成果以标题“Design of smart aggregates: towards rapid clinical diagnosis of hyperlipidemia in human blood”发表于《Advanced Materials》期刊（DOI：10.1002/adma.202207671）。港科大博士后孙飞一，珠江医院赵伟博士后和港科大博士研究生沈翰辰为本文的共同第一作者。

智能聚集体的设计和开发

荧光因其高灵敏度、准确性和稳定性而在生物检测中大放异彩。研究者通过引入作为电子供体的分子转子和

作为电子受体的两性离子单元，构建了三种供体–受体(DA)型分子结构并命名为SQBT-TPE，SQBT-TPA和SQBT-DMA。这些分子表现出聚集诱导发光（AIE）和扭曲分子内电荷转移（TICT）效应，这两种拮抗作用使分子在大极性环境（水）中具有低荧光强度，但在高粘度环境（甘油）中具有高荧光强度，可以用于精确的HLP检测。令人意外的是，研究者首次发现这三个分子分别在NIR-II（10001700 nm）和NIR-III区（> 1700 nm）也存在发射，并且斯托克斯位移（Stokes shift，> 950 nm)也是迄今为止报道的最高值。

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图a为分子设计思路，图b为分子吸收，图ch为SQBT-TPE分子分别在甘油/DMSO体系（ce）和水/DMSO体系（fh）中的光学性质，证实具有AIE效应和TICT效应

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图ab为分子在甘油/DMSO体系中荧光强度的

AIE效应，图cd为分子在298 K和77 K下的荧光强度变化

HLP小鼠模型的诊断

研究者利用HLP小鼠模型对SQBT-TPE分子进行测试，结果表明HLP小鼠血清中SQBT-TPE的NIR-I区荧光强度显著高于对照组，并且取得了极好的体内成像效果。

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图a为HLP小鼠模型检测流程，图bd为SQBT-TPE聚集体实现体外HLP血清的检测，图eg为SQBT-TPE聚集体实现良好的体内成像效果

高血脂症患者血样诊断

为了进一步探究SQBT-TPE响应HLP的机制和在HLP临床诊断中的准确性，本研究纳入了95名受试者，并进行了血样检测，结果证实HLP患者组的总胆固醇（TC）和甘油三酯（TG）水平明显高于健康志愿者。随后，研究者先对HLP患者的血液黏度变化进行测试，结果排除了血液黏度为SQBT-TPE荧光强度变化的主要因素，接着研究者对HLP病理参数与荧光强度变化之间的关系进行探究，结果表明SQBT-TPE的荧光强度与TC，载脂蛋白B（ApoB），低密度胆固醇（LDL-C）等参数具有极好的线性关系，最后，研究者提出了SQBT-TPE分子响应HLP的机制假说，该假说指出SQBT-TPE聚集体的表面电荷与脂蛋白之间不同的相互作用决定了聚集体的不同状态，从而实现TICT和AIE效应的自主转变，实现在复杂血液环境中精确检测脂蛋白的功能。

SQBT-TPE作为智能聚合体的代表成功实现对HLP的精准检测，真正做到“滴血快速验血脂”，并且其特有的NIR-II和NIR-III区的发光特性在生物体内成像中具有不可限量的应用潜力，希望本研究的策略可以为聚集体科学提供更多的可能性。

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图a为患者血样检测流程，图b为人血中TC和TG含量检测，图c为SQBT-TPE聚集体在不同波长的荧光强度的变化，图d为SQBT-TPE聚集体血样检测结果热图

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图ab为SQBT-TPE分子在甘油/水体系中的荧光强度变化，图c为SQBT-TPE聚集体在水相中表面电荷，图dg为SQBT-TPE聚集体荧光强度与HLP病理参数之间的关系，图h为SQBT-TPE分子响应HLP机理示意图

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