聚集誘導發光(Aggregation-Induced Emission, AIE) 類材料是唯一一種由中國科學家原創的新材料體系，被Nature譽為納米光學革命四大材料之一。經過20年的發展，AIE發光材料已經在生物醫學領域得到了廣泛研究。但是，到目前為止，AIE材料還未進入臨床，其主要原因之一是缺乏對AIE材料毒性的系統評估和成像性能的深入研究。非人靈長類動物與人類之間有著密切的進化關系，為AIE探針的臨床轉化研究提供了絕佳的動物模型。

本研究通過粵港兩地科學家聯合攻關，成功研制了具有典型AIE發光行為的近紅外二區發光探針，其熒光中心發光波長為1050 nm，熒光量子產率為~10%，顆粒尺寸為~35 nm，表現出良好的單分散性。體外細胞實驗證實400 μg mL^-1濃度AIE探針與人臍靜脈內皮細胞孵育24小時，細胞活力維持在90%以上，并且不會引起紅細胞溶血，證實了AIE探針具有良好的細胞相容性。

圖 1  AIE探針的表征和體外生物相容性評價

本研究選用了體重3~4 Kg，年齡4~5歲的雄性食蟹猴作為非人靈長類動物模型，設計了劑量遞增實驗，系統評估了AIE探針的急性毒性。探針累積注射劑量為16 mg/Kg（換算成人體注射劑量為5 mg/Kg），該累積注射劑量是FDA批準的吲哚菁綠染料（Indocyanine green, ICG）靜脈注射劑量的10倍（ICG人體注射劑量：0.5 mg/Kg）。在35天的實驗周期內，測定了不同時間點食蟹猴的生理參數、血常規、血生化等指標。統計分析表明：在本實驗條件下，AIE探針不會引起炎癥、肝損傷和腎損傷。同時，HE染色病理分析顯示AIE探針不會引起食蟹猴心肌纖維異常，肝臟炎癥，肺纖維化，組織壞死，腎小球異常等。上述結果證實了AIE探針在合理注射劑量范圍內，在食蟹猴體內不會引起急性毒性，具有良好的生物相容性。

圖2  AIE探針注射到食蟹猴體內不同時間點測得的血液學和血清生化指標的結果。

接下來，初步研究了AIE探針的生物分布和代謝機制。分別收集了食蟹猴的尿液和糞便，安樂死其中一只食蟹猴后收集了主要器官，進行了熒光半定量分析。結果發現：AIE探針進入食蟹猴體內，主要分布在肝臟、脾臟和淋巴結，其他器官未檢測到熒光信號。在糞便中檢測到AIE探針的熒光信號，尿液中未檢測到。因此，他們推測AIE探針在食蟹猴體內主要經肝脾代謝，通過糞便排出體外。

圖3  隨機選取一只食蟹猴在靜脈注射AIE探針35天后主要器官的HE染色成像結果。

最后，研究了AIE探針在食蟹猴體內的近紅外二區熒光成像性能。靜脈注射AIE探針后，高清晰地觀察到了食蟹猴前肢、前臂內側、頭皮的血管脈絡，分辨率高達0.4 mm；腋窩皮下注射AIE探針，成功地觀測到食蟹猴的腋窩淋巴結。在此基礎上，挑選一根食蟹猴手臂深動脈血管，通過超聲多普勒成像確定了該血管位于皮下1.5 cm處。實驗結果發現：通過近紅外二區AIE探針可以清晰地觀測到深部靜脈血管，這是首次在靈長類動物上實現厘米級深部血管的近紅外二區熒光成像，對推動二區熒光成像的臨床應用研究具有重要意義。

圖4 AIE探針用于食蟹猴血管和淋巴結的NIR-II熒光成像

本文報道了AIE探針在非靈長類動物體內的急性毒性和成像應用，對推動AIE探針的生物醫學應用和臨床轉化研究具有重要意義。未來AIE探針生物醫學應用研究還面臨以下挑戰：（1）AIE探針的大規模量產；（2）AIE探針在體內的定量分布和代謝；（3）AIE探針的慢性毒性；4）前哨淋巴結和腫瘤血管的術中成像可能是未來AIE探針臨床應用重要方向。

圖5 食蟹猴腋深動脈的NIR-II熒光成像