在全球范围内,实验室细胞污染,细胞和细胞培养物被错误标识,导致部分重要研究成果成为科学乌龙。尽管一线科研工作者们严谨工作,竭尽所能地从源头上避免 “张冠李戴”,但是没有火眼金睛的肉体凡胎们终是无法快速、高效地区分“李鬼”和“李逵”。因此,为保证科研成果的准确、客观,十分必要设计并开发新型材料体系,以提供创新性解决方案,实现细胞系种类准确鉴别和细胞污染状况快速追踪。唐本忠院士团队通过具有聚集诱导发光性质(AIE)的四苯乙烯衍生物与葫芦[8]脲(CB[8])进行主客体复合,设计并构建了3种AIE/CB[8]超分子荧光聚集体;基于AIE材料的荧光“点亮”模式,结合大数据分析思路和统计学方法,AIE/CB[8]在细胞水平上实现了高效地细胞系鉴别,细胞污染追踪和肿瘤细胞侵染评估。
本工作中,基于AIE材料公认的分子内运动受限(RIM)发光机理,AIE分子运动在形成超分子复合物后可被进一步限制,AIE/CB[8]从而获得了更强的荧光发射强度和更高的荧光量子产率;3种超分子复合物在溶液状态下呈现出规则的纳米聚集状态,并具有不同的尺寸和形貌。细胞实验证实,不同的AIE/CB[8]超分子聚集体在结合细胞后,该形貌学差异会产生特异性的细胞作用行为,同时伴随特征荧光信号的生成。换言之,不同细胞对不同AIE超分子荧光聚集体的微观亲和能力差异,可被快速转换为宏观的荧光信号差异。结合通用线性判别分析(LDA)方法,将收集到的荧光“点亮”信号进行统计学分析,即可得到已知样本群的唯一指纹图谱,并用于后续未知样品的比照。值得一提的是,该方法不仅可以用于单一细胞系的定性鉴别,在细胞污染模型和肿瘤细胞侵染模型中,AIE/CB[8]也实现了稳定的半定量分析结果输出。该识别系统易于学习和操作,无需额外的细胞破碎,离心和洗涤等步骤,全部操作可在20分钟内完成。因此, 该体系有望被同时应用于细胞污染评估和肿瘤细胞侵染过程追踪。作为AIE材料在自组装体系中的又一应用实例,相信基于AIE分子的超分子生物医药材料是一类理想的新型纳米材料形式,在跨学科研究中具有重要的探索价值,在临床医药领域具有广泛的应用前景。
以上最新研究成果发表在ACS Nano 上。论文的第一作者为香港科技大学白昊天博士,通讯作者为香港科技大学唐本忠院士,该工作得了刘志洋老师(现东南大学)和周成成老师(现扬州大学)的支持和帮助。
论文链接:https://doi.org/10.1021/acsnano.0c03404
- 同济大学刘国锋/华东理工曲大辉 JACS:光控超分子聚合物中圆偏振发光的可逆切换机制 2024-12-03
- 西工大刘维民院士团队 ACS Nano:基于液态金属纳米材料增强的离子型超分子油凝胶润滑材料 2024-11-30
- 南科大宋桥课题组 Angew:刚柔并济 - 利用基于自组装环肽的超分子骨架构筑水相室温磷光材料 2024-11-26