正如化學分子的地位一樣，細胞對生物學家、微生物學家、醫(yī)學科學家、醫(yī)生等具有最基本和不可替代的作用。細胞是世界上所有生物中最小但必不可少的結構和功能單位。同時，作為陸地生命的起源，細胞水平的研究有助于了解生命進化和應對各種疾病。為了保持所有研究結果的可靠性和重復性，必須保持每個細胞系的純度和真實性。但可悲的事實是，自20世紀60年代以來，全球已有400多個使用過的細胞系被誤認。另外，對聚集在正常細胞中的癌細胞的鑒定和分類也更為迫切。因此，設計更多的策略、材料和系統(tǒng)用于細胞系鑒定、受污染細胞評估和癌細胞鑒別是一項緊迫的任務。
最近，唐本忠院士團隊在《ACS Nano》上發(fā)表了題為“Multifunctional Supramolecular Assemblies with Aggregation-Induced Emission (AIE) for Cell Line Identification, Cell Contamination Evaluation, and Cancer Cell Discrimination”的文章，利用了四苯基乙基(TPE)衍生物與葫蘆[8]脲 (CB[8])的主-客體相互作用，構建了三種超分子AIE(聚集誘導發(fā)射)納米組裝體。TPE衍生物與CB[8]組裝后獲得了更強的熒光發(fā)射和更高的熒光量子產(chǎn)率。此外，所構建的超分子AIE復合物獲得了良好的納米結構，并表現(xiàn)出不同的尺寸和形狀。相應地，它們產(chǎn)生了細胞特有的生物特性和熒光增強。受到大數(shù)據(jù)分析概念的啟發(fā)，這些熒光信號通過線性判別分析進一步轉化為細胞獨特的指紋。在定性分析中，可以正確鑒別一個正常的細胞系、兩個癌細胞系和兩個轉移的癌細胞系。更重要的是，它被很好地用于監(jiān)測交叉污染細胞的評價和癌細胞的鑒別。作為理想的超分子納米材料的生物應用，該系統(tǒng)易于學習和應用，整個過程保持在20分鐘，沒有細胞破壞、離心、洗滌步驟。
圖文導讀
1. 超分子AIE配合物的性能與形貌
為了建立主客體識別，選擇了三種具有不同吡啶基團的水溶性AIE發(fā)光體作為客體分子，而葫蘆[8]脲（CB[8]）作為宿主（圖1B）。用1H NMR譜證實了這三種含CB[8]的AIE超分子配合物的自組裝行為。
利用掃描電鏡（SEM）和低溫透射電鏡（cryo TEM）對AIE超分子組裝體的形貌進行了表征。疏水的TPE核能聚集在一起，CB[8]尾能將吡啶固定在規(guī)則的排列。正是這種分子排列導致了不同的外觀（大小和形狀）。此外，這也會影響其細胞、生物過程和功能的相互作用能力。而且，三種AIE超分子組裝體在生物應用體系中均能保持其形態(tài)特征。
2. AIE超分子配合物的生物應用
用TPE-2EP@CB[8]、TPE-3EP@CB[8]和TPE-4EP@CB[8]對SV-HUC-1細胞（正常）和T24細胞（癌）分別進行染色。三種AIE超分子組裝物均能對細胞進行染色，TPE-2EP@CB[8]效果最好，可以同時染色細胞膜和細胞內(nèi)。
他們還進行了統(tǒng)計分析。同一細胞系上的熒光強度在與不同種類的組件孵育后的增長率是不同的。細胞經(jīng)TPE-2EP@CB[8]處理的熒光增強最強。這說明三個AIE超分子組裝體對同一細胞系具有不同的親和力，由于它們獨特的外觀。此外，同一種組裝體與不同的細胞株孵育時，其熒光響應也不同。在相同的方案下，T24細胞比SV-HUC-1細胞有更明顯的熒光增量。AIE超分子組裝體對不同的細胞系具有不同的親和力。這種生物學特性為構建熒光指紋圖譜實現(xiàn)細胞分類奠定了基礎。
探討了AIE超分子組裝體用于細胞系鑒定的可行性。選擇SV-HUC-1細胞、T24細胞、UMUC3細胞、DU145細胞和HeLa細胞構建實驗模型。其中SV-HUC-1細胞為正常細胞系，T24細胞和UMUC3細胞為相關但不同的癌細胞系，DU145細胞為男性組的轉移癌細胞系，HeLa細胞為女性組的轉移癌細胞系。三個AIE超分子組裝物在加入上述細胞后呈現(xiàn)特定的熒光強度變化。采用三種組合的三個通道構建細胞識別指紋，可以將所有細胞系完全分離。
他們還實現(xiàn)了交叉污染細胞的鑒定。將HeLa細胞以不同比例混入T24細胞。超分子AIE組裝體與所有這些交叉污染細胞孵育后，其熒光強度增加率形成其獨特的圖案特征。采用了三通道策略，所有交叉污染的樣本都很好地聚集成協(xié)調(diào)組，并且彼此完全區(qū)別開來。
他們對癌細胞與正常細胞的鑒別也進行了研究。將正常的SV-HUC-1細胞與其癌T24細胞進行不同數(shù)量的混合。同樣采用三通道策略實現(xiàn)了癌細胞的識別。
亮點小結
總之，通過主客體超分子化學，設計了三種具有良好納米結構的超分子AIE組裝體，以獲得更強的熒光發(fā)射和更高的熒光量子產(chǎn)率。利用不同的組裝行為，它們在與測試細胞孵育后呈現(xiàn)特定的熒光響應。通過LDA進一步將這些熒光信號轉換成二維標準分數(shù)圖，迅速構建了具有很強分辨力的指紋圖譜，實現(xiàn)了對正常細胞系、不同癌細胞系和不同轉移癌細胞系的定性鑒別。AIE超分子組裝體在基礎研究和臨床治療中有著廣闊的應用前景。
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