香豆素分子工程逆转聚集猝灭效应：生物源AIEgens的绿色构建策略及其光动力治疗应用

研究人员针对传统AIEgens（聚集诱导发光材料）石化来源的局限性，创新性提出"转子-脂环"策略改造天然香豆素分子，成功开发出兼具荧光增强和ROS（活性氧）生成能力的BioAIEgens（生物源AIE材料）。该研究通过破坏分子平面结构（抑制ACQ效应）和限制分子运动（RIM机制），实现了材料在聚集态下的高效发光（量子产率提升6.5倍）和光动力活性（90秒内显著降解ABDA探针），体外体内实验证实其优异生物相容性，为绿色诊疗一体化材料开发提供新范式。

　　

在生物医学领域，聚集诱导发光材料（AIEgens）因其独特的"越聚集越发光"特性，已成为荧光成像和光动力治疗（PDT）的研究热点。然而现有AIEgens大多依赖石化原料，存在不可再生、结构单一和生物相容性差等瓶颈。更棘手的是，许多天然荧光分子（如香豆素）因平面结构导致聚集态下发生π-π堆积，产生聚集猝灭效应（ACQ），严重制约其应用。如何通过绿色改造策略，将天然分子转化为兼具AIE特性和治疗功能的材料，成为亟待解决的科学难题。

南京林业大学与清华大学深圳国际研究生院联合团队在《iScience》发表的研究中，创新性提出"转子-脂环"分子工程策略。研究人员以天然香豆素为母核，通过引入双转子结构破坏平面性，并嫁接松香衍生的刚性脂环模块，成功开发出四类生物源AIEgens（BioAIEgens）。这些材料不仅逆转了ACQ效应，还展现出优异的活性氧（ROS）生成能力和生物安全性，为绿色诊疗材料的开发开辟新途径。

研究采用单晶X射线衍射解析分子构象，通过变温/变粘度荧光光谱验证RIM机制，利用ABDA探针法量化ROS产率，并系统开展细胞（CCK-8法）和动物（C57BL/6J小鼠）安全性评价。

分子设计与表征
通过Schiff碱反应将2-溴苯胺（转子）与香豆素醛基缩合，成功构建BA-C和BA-CM；另将松香衍生物DAMBA（含刚性三环二萜）与香豆素结合，获得DAMB-C/DAMB-CM。单晶分析显示BA-CM分子扭曲10.83°，π-π间距达3.647 ?（远超ACQ临界值），证实转子有效破坏平面堆积。

光物理性能
在乙腈-水体系中，DAMB-CM的聚集态荧光强度较溶液态提升6.5倍（fw=90%时），绝对量子产率达0.37→6.53%。变温实验表明，低温（限制分子运动）使酮式发射峰（563 nm）强度提升3倍，证实RIM机制主导AIE效应。

ROS生成能力
ABDA降解实验显示，BA-C在4 μM浓度、365 nm光照下75秒内降解率达42%，优于临床光敏剂标准。DAMB-CM因脂环结构的空间位阻效应，使单线态氧量子产率提升至传统材料的1.8倍。

生物安全性
CCK-8实验表明，20 μM浓度下细胞存活率>95%；小鼠静脉注射2 mg/kg后14天，主要器官指数和血清生化指标（ALT、CRE等）均无异常，H&E染色显示组织结构完整。

这项研究的重要意义在于：首次提出"转子数量最小化"原则（仅需双转子即可实现AIE），突破传统AIEgens需多转子（≥3）的设计桎梏；通过天然脂环模块的刚性调控，实现ESIPT（激发态质子转移）与RIM的协同增强，为多功能BioAIEgens设计提供普适性策略。值得注意的是，材料虽存在激发波长（360 nm）与常规显微镜通道不匹配的局限，但其在PDT应用中的优异表现（ROS产率比对照高210%）和全生物基来源特性，为开发新一代绿色诊疗材料奠定基础。未来通过纳米载体修饰和靶向基团嫁接，有望进一步拓展其在肿瘤精准治疗中的应用前景。