线粒体是细胞能量代谢的中心，具有高度的动态结构，其动态变化异常与阿尔兹海默症、帕金森、代谢类疾病和癌症等密切相关。近日，我校郭志前和朱为宏教授课题组针对一种靶向线粒体的近红外聚集诱导发光探针的研究，实现了对线粒体的高保真时空成像，为线粒体的动态变化研究提供了一种重要的工具，相关成果以“High-Fidelity Trapping of Spatial-Temporal Mitochondria with Rational Design of Aggregation-Induced Emission Probes”为题，在线发表于《先进功能材料》。
目前，受制于缺乏高性能靶向线粒体的分子探针，高保真、实时、捕获线粒体的动态变化仍面临挑战。商业化的线粒体探针MTG、MTR等存在聚集引起的猝灭效应和光稳定性差等固有缺陷，无法真实反馈线粒体的动态变化过程。值得指出的是，目前线粒体探针的靶向设计策略主要是基于与线粒体内膜之间的静电作用，而对探针自身的电荷密度和胞内复杂膜环境之间的关系缺乏认识。
课题组创新性地发展了新型AIE母体荧光单元—TCM，通过理性的分子结构设计AIE母体与亲脂性的靶向基团TPP阳离子单元，使其具有可控的聚集状态和匹配的电荷密度，获得“Off-On”激活型AIE线粒体探针，成功解决了线粒体靶向AIE探针的亲疏水平衡与荧光激活特性之间的困境，实现高信噪比和高保真的线粒体时空成像。特别是相比商用探针MTG、MTR，近红外分子探针TCM-1具有优异的光稳定性和不受浓度依赖的靶向能力，极大地克服了商用探针的光漂白和过度染色的问题。由于探针TCM-1具有可激活的荧光性质、近红外的荧光发射和优异的靶向能力，并在三维空间和时间分辨成像中展示了高信噪比和高保真的线粒体动态分布信息，性能表现远胜于商用探针如Mitotracker Green FM和Mitotracker Red FM。
2014级博士研究生张杰和副教授王琪为该文章的共同第一作者，郭志前教授和朱为宏教授为文章的通讯作者，该工作得到了田禾院士的悉心指导。该研究成果由国家自然科学基金委基础科学中心项目、上海市重大科技专项以及基金委优秀青年基金项目共同资助完成。
