本文系由深圳創(chuàng)新發(fā)展研究院、博研教育、深圳企聯(lián)等共同主辦的科技創(chuàng)新院士報告廳第九期內(nèi)容，本期活動還有深圳市新材料行業(yè)協(xié)會、深圳市微波通信技術(shù)應(yīng)用行業(yè)協(xié)會等共同參與主辦。5月27日上午，中國科學(xué)院院士、香港中文大學(xué)（深圳）理工學(xué)院院長唐本忠圍繞“聚集誘導(dǎo)發(fā)光：一個嶄新的科學(xué)概念及其蘊藏的巨大商機”發(fā)表演講。

以下內(nèi)容根據(jù)唐本忠院士演講記錄整理，經(jīng)講者審訂。

中國科學(xué)院院士、香港中文大學(xué)（深圳）理工學(xué)院院長唐本忠

今天我向大家講的這個主題跟納米材料有關(guān)，聚集誘導(dǎo)發(fā)光（Aggregation—Induced Emission，AIE）。 

一、什么是聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）

光是非常重要的，光的研究開啟了眾多基礎(chǔ)科學(xué)分支，催生了很多對人們生活產(chǎn)生巨大影響的基礎(chǔ)性創(chuàng)新。

2015年是愛因斯坦相對論發(fā)表的一百周年，因此被稱為“國際光年”。當(dāng)年，《Nature》雜志發(fā)表的一個社論指出，很多生活技術(shù)的革新都來源于關(guān)于光與物質(zhì)相互作用的基礎(chǔ)研究與發(fā)現(xiàn)。

隨著光的技術(shù)發(fā)展，光源的形式越來越多樣，從遠(yuǎn)古至今人類一直在利用太陽自然光，到后來人們發(fā)現(xiàn)燒火可以產(chǎn)生光，再到現(xiàn)代隨處可見的人造光。人造燈也在步步迭代，從發(fā)熱發(fā)燙的白熾燈到如今的節(jié)能冷光源LED等等。

近代一系列光學(xué)材料和技術(shù)的重大突破改變了世界的面貌，2008年的諾貝爾化學(xué)獎頒給了綠色熒光蛋白的發(fā)現(xiàn)和改造，這項技術(shù)能點亮生物體內(nèi)肉眼不可見的微觀世界。2014年的諾貝爾化學(xué)獎頒給了超分辨熒光顯微技術(shù)的研發(fā)，這一技術(shù)讓人們可以觀察到納米級的光信號。同一年，諾貝爾物理獎頒給了藍(lán)色發(fā)光二極管的發(fā)明，這一發(fā)明使得人類湊齊了能發(fā)出三原色光的發(fā)光二極管，提高了人類的照明效率。

從基礎(chǔ)科學(xué)的角度來講，這些人造的發(fā)光材料涉及光物理的研究，包括光電的相互作用、能量的轉(zhuǎn)換等等。比如手機顯示屏就是電跟光的結(jié)合，把手機電池的電轉(zhuǎn)化成光顯示出來，這個就是能量轉(zhuǎn)換。大家或許都聽說過柔性屏手機，也就是基于有機發(fā)光二極管（OLED）的手機，未來手機可以做到像紙一樣隨意折疊，不僅是小小的手機屏幕，未來的柔性屏還可以像墻紙一樣大面積貼在墻壁上。OLED技術(shù)很多年前就已經(jīng)有了，但是因為價格和產(chǎn)品壽命等方面的限制，并沒有被非常成熟地市場化?？梢姾玫募夹g(shù)要轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品很不容易，從技術(shù)到產(chǎn)品是一大難關(guān)。

再舉另外一個例子，我們身體里面有很多物質(zhì)是肉眼看不見的，如果這些看不見的東西能夠被點亮的話，我們就可以借助熒光顯微鏡來觀察微觀世界，幫助人們理解生物的結(jié)構(gòu)，探索生命體內(nèi)的各種過程。如果身體里面的癌細(xì)胞可以發(fā)光的話，醫(yī)生就能發(fā)現(xiàn)和追蹤癌細(xì)胞，準(zhǔn)確地切除癌組織。

從光電屏幕和生物成像兩個例子可見，發(fā)光材料是很有用的，但是任何領(lǐng)域都會有它的問題，并且往往越成熟的領(lǐng)域要想進(jìn)一步發(fā)展就越難。科學(xué)研究最初的成果都是低垂的果實，柿子也要捏軟的，但是難的是去摘高處的果實，去探索硬核的部分。下面我要講的就是比較“硬”的問題。我們現(xiàn)在街上看到的霓虹燈是LED也叫做發(fā)光二極管，采用的是無機的發(fā)光材料，無機的材料最大的好處是壽命很長，最大的毛病是非常難加工。大家聽到“無機”可能不知道是什么，玻璃就是最有名的無機材料，玻璃的加工以前要一千度以上，現(xiàn)在有些七八百度就可以了，要加熱到這個溫度需要多少能量？其次，無機的發(fā)光材料很脆、容易碎；再者，無機發(fā)光材料是點陣的，一點一點的很難做成大的屏幕。

有機的材料跟無機材料恰好相反，衣服、塑料瓶子都是有機材料，有機材料非常容易加工，塑料一百度左右就可以加工了，而且不容易碎。不像無機材料的點發(fā)光，有機材料可以做片發(fā)光。因此有機材料做的發(fā)光材料有很多優(yōu)點。

這些有機材料要么在固態(tài)使用，要么要在水的介質(zhì)里使用。大家想想把油滴到水里是什么樣的狀態(tài)，油是疏水的，這些疏水的共軛分子在固態(tài)時容易疊在一起，在水里會聚集在一起，但是這些分子聚在一塊以后對它的發(fā)光過程會有負(fù)面影響。比如這個分子如果溶在不加水的有機溶劑里時，這個溶液在激發(fā)下可以發(fā)光，但隨著水的加入，分子開始聚集，發(fā)光逐漸減弱，直至徹底消失。這個很麻煩，比方你想要看身體里面有沒有癌細(xì)胞，把發(fā)光材料往身體里一打，材料一聚集，馬上就不發(fā)光了，什么信號都拿不到。這個現(xiàn)象是聚集導(dǎo)致發(fā)光猝滅效應(yīng)簡稱ACQ（aggregation-caused quenching）。科學(xué)家一直想避免這個效應(yīng)，但很困難，因為固態(tài)的分子聚集是一個自然的過程，加了水后材料聚集也是一個自然的過程，要跟自然對著干是很難成功的。

在20多年前我們偶然發(fā)現(xiàn)了一個跟上述ACQ現(xiàn)象恰好相反的過程，這個分子在水含量0%的時候完全不發(fā)光，隨著水的加入，分子開始聚集，水含量達(dá)到80%比較亮了，到90%更亮了。這個就很好了，這時候你往身體一打癌細(xì)胞都發(fā)光了，就可以看得清清楚楚了。這個就是聚集誘導(dǎo)發(fā)光AIE。

AIE的機理其實很簡單，舉個例子，如圖1，一般的分子是在基態(tài)能量最低的地方，你給它能量以后，就像手機的屏幕開關(guān)一打開，電的能量就把它變成激發(fā)態(tài)，在這個狀態(tài)下不穩(wěn)定會回到基態(tài)，我們把圖片上的水流想象成光，它從水閘的地方回去，就是輻射躍遷。如果從水車這個地方回去，就變成了水車的機械能，就是非輻射躍遷。

圖1  AIE分子的工作機理

一個激發(fā)態(tài)分子發(fā)生非輻射躍遷，就會耗散能量不發(fā)光了。單個分子可以自由地運動把能量耗散掉，一旦聚集以后分子內(nèi)運動受到限制了，動不了了，能量不會轉(zhuǎn)變成熱能耗散，就會以光的形式發(fā)射出來。知道這樣的原理，我們就可以設(shè)計各式各樣的分子，把分子結(jié)構(gòu)稍微改變一下，顏色可以從藍(lán)光到紅光到近紅外光，覆蓋各個波段。

大家可以現(xiàn)在想象，我們在實驗室里面研究的是分子，但現(xiàn)實生活中應(yīng)用的都是分子的聚集體，顯而易見聚集時有效果才好，AIE分子可以保證聚集態(tài)時可以發(fā)光，所以是非常有用的。例如改變溫度、壓力、酸堿度等環(huán)境因素，發(fā)光的顏色和亮度也會隨之發(fā)生變化，因此AIE分子可以用來做智能材料，可以檢測爆炸物、指紋、細(xì)菌、污染物等等，只要能設(shè)計出合適的AIE分子，基本上任何東西都可以檢測，設(shè)計的思路很簡單，需要檢測的東西跟AIE分子一結(jié)合，分子卡住不好動了，就點亮發(fā)光了。此外還可以做生物成像，比如癌細(xì)胞的追蹤、細(xì)胞和組織的影像，疾病標(biāo)志物的識別等等。所以，AIE分子可以做很多的事情，應(yīng)用特別廣泛。 

二、AIE是中國人領(lǐng)跑的一個科學(xué)領(lǐng)域

接下我來講講AIE的發(fā)展及科學(xué)貢獻(xiàn)，2017年我拿了國家自然科學(xué)一等獎和何梁何利的科學(xué)進(jìn)步獎，因為AIE是我們中國人開創(chuàng)并引領(lǐng)的一個全新的科學(xué)領(lǐng)域，這是我覺得很驕傲的一件事情。改革開放這40年來，中國的科學(xué)有很多領(lǐng)域已經(jīng)是“并跑”而不是“跟跑”了?，F(xiàn)在我們不但“并跑”，我們更要“領(lǐng)跑”。AIE就是中國人領(lǐng)跑的一個科學(xué)領(lǐng)域?，F(xiàn)在全世界很多人在做這個AIE研究，去年一年有7000多篇相關(guān)文章發(fā)表，平均一天就有20篇文章在全世界發(fā)表。 

三、AIE的應(yīng)用及潛在商機

下面我要講的是AIE的應(yīng)用及潛在的商機，AIE的應(yīng)用現(xiàn)在基本上把它分成三大類：

第一類：高效率光電轉(zhuǎn)化材料和器件的開發(fā)與應(yīng)用

中國是缺乏能源的，第一要想辦法開源，第二要想辦法節(jié)流，因此中國對高效率的光電轉(zhuǎn)化材料有非常大的需求。

下面給大家舉些例子：

OLED領(lǐng)域

現(xiàn)在手機上的很多材料基本上是依賴進(jìn)口的，我們沒有自主知識產(chǎn)權(quán)的話，別人一“卡脖子”就麻煩，以前的芯片可以買到，現(xiàn)在有些不賣給我們了，短期我們會非常痛苦，但長期很難說。一旦我們把芯片造出來以后就不需要再去依賴別人。這是為什么現(xiàn)在中央強調(diào)我們要“國產(chǎn)替代”。希望以后的手機可以像一張紙一樣隨意折疊，這是完全可以利用AIE材料做到的，而且AIE材料的各種知識產(chǎn)權(quán)都在中國人手上?，F(xiàn)在我們想把中國原創(chuàng)的東西變成高效的固態(tài)發(fā)光材料，利用特殊發(fā)光機制去占領(lǐng)市場。非摻雜性AIDF-OLED材料我們在實驗室已經(jīng)做得非常好了，以前熒光的材料效率做到5%我們就非常開心了，現(xiàn)在我們可以做到40%，效率非常高。雖然AIE材料與技術(shù)我們是領(lǐng)先的，但也存在很大困難，我一直想把AIE材料應(yīng)用到手機上，企業(yè)家都知道，實驗室很小規(guī)模地做到工廠大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化是非常燒錢的。現(xiàn)在我希望中國多出幾個任正非，愿意在這方面投入。 

圓偏振光發(fā)射

AIE材料還可以用在圓偏振光發(fā)射領(lǐng)域，平常的光是360度的完整光，我們看3D電影時透過眼鏡的是偏振光，偏振光可以用來做很多看起來很科幻的事情，比如可以做3D顯示，或許未來的一天，我們用手機和朋友通話時，對方可以從屏幕里跳出來像全息影像一樣跟你對話，目前的技術(shù)階段這樣的效果肯定達(dá)不到，發(fā)展路途還很遙遠(yuǎn)，但AIE材料在這一領(lǐng)域的探索一直走在前沿。

點膠劑，單分子白光

最后一個例子是點膠劑和單分子白光。圖2中的這些器件使用的是無機材料，一個一個點拼接成屏幕，這叫點光源，有機材料可以做成一大片的面光源。這些無機LED材料發(fā)展得非常成熟，但是它的發(fā)光波長是固定的，個性化定制困難，還有一些工藝上的問題。但我們可以在上面鋪一些有機的東西，就像在上面涂一層油漆一樣，下面一照，上面可以變成不同的顏色。

圖2 光電功能轉(zhuǎn)化材料及器件的應(yīng)用場景及行業(yè)痛點

我有一個學(xué)生是做紡織的，穿在身上的衣服可以發(fā)光。日本現(xiàn)在有很多公司在衣服上做學(xué)問，大家千萬別小看衣服，比方智能型的發(fā)光衣服，如果有細(xì)菌或病毒它就會發(fā)光，你的汗液里面有很多東西可以檢測，比如糖分多少，血糖是不是高。我們這些材料完全可以做成智能衣服的，因為這些信號可以通過光的形式反映出來。

第二類：高靈敏度智能傳感材料

金屬離子類

AIE可以做傳感器來檢測各種離子，我們的身體里面有很多不可或缺的離子，比如鉀，鉀有很多的功能，缺鉀是不行的，多了也不行。

 圖3 AIE作為傳感器檢測各種金屬離子

怎么檢測呢？我們需要設(shè)計一種鉀離子熒光點亮型探針（如圖3），讓這個探針只要一見到鉀離子就與鉀離子耦合在一塊，就像我的手亂動時突然有一個東西把我的手綁住了一樣。前面我們講過，分子只要不好動就會亮。如果換一種離子，比如要檢測鋅離子，那么把化學(xué)結(jié)構(gòu)換一下讓它一見到鋅就耦合在一塊，這就叫特異性檢測。例如，礦泉水要達(dá)到可飲用的指標(biāo)需要做很多檢測，要是水里含有有毒的離子例如鉛離子，喝進(jìn)去就很麻煩。銀離子也是一樣的道理，納米銀常常用于鍵盤膜等物體表面殺菌。但是這些東西隨便扔掉后，會導(dǎo)致銀離子跑到河里面去了，魚吃進(jìn)去了，人再吃魚，重金屬就在食物鏈里富集，最終傷害人體健康，因此環(huán)境的重金屬污染是很需要檢測的。

 圖4  AIE作為傳感器檢測各種金屬離子

我原來在香港科技大學(xué)有一個朋友是搞海產(chǎn)毒性分析的，以前需要非常復(fù)雜的技術(shù)來做分析，包括色譜等等復(fù)雜的技術(shù)，我說不需要那么復(fù)雜，用AIE材料就很方便，一碰到目標(biāo)金屬離子就亮了。

檢測食品新鮮度

AIE材料還可以檢測食品是否新鮮，日本人喜歡吃生魚片，生魚片是否新鮮需要靠鼻子去聞，但事實上，鼻子還沒有聞出來之前可能已經(jīng)不新鮮了。

圖5 AIE材料檢測食品新鮮度

食品一旦不新鮮會產(chǎn)生胺，有一些AIE探針一見到胺就會亮，這是用生魚片做的實驗如圖5，其中有一塊壞了的生魚片，但是眼睛看不出來有太大的差別，但用AIE試紙一測就發(fā)現(xiàn)它產(chǎn)生了胺。有時候我跟我的學(xué)生開玩笑，我說如果把測食物腐敗的AIE材料做成一個小試紙條，中國的大媽每天買菜都帶著試紙條的話，這個市場一定巨大無比。但是做老師只能有這種期待，變成產(chǎn)品還是需要靠企業(yè)家。

測試有毒揮發(fā)氣體

AIE材料還可以檢測有毒氣體，比如一氧化碳、甲醛等等，現(xiàn)在人們買了新房子，家具、油漆含甲醛，我們的傳感材料就可以檢測甲醛，一有甲醛就亮，甲醛的濃度越高越亮。

工廠里面也有毒氣，比如有機磷和有機氯，光氣就是一種有機氯。有一個塑料叫做聚碳酸酯（PC），我相信現(xiàn)在很多人的眼鏡應(yīng)該都是塑料片的，就是用光氣做的。光氣一泄漏就很麻煩，我們的傳感材料碰到一點點光氣就會亮，能夠很好地檢測光氣是否泄漏。

測試常見氣體類

我們國家現(xiàn)在講“雙碳”，環(huán)境中具體有多少二氧化碳？AIE傳感材料可以檢測二氧化碳。利用檢測二氧化碳的能力，AIE傳感材料還可以用于預(yù)測火山爆發(fā)，火山爆發(fā)前，地下的熔巖活動會讓很多石頭熔化，里面的碳酸鈣釋放很多一氧化碳和二氧化碳，就像煤礦工人到地下挖煤的時候如果通風(fēng)不好就會中毒?；鹕奖l(fā)幾千度的熔漿會熔化多少石頭，如果放到火山口檢測二氧化碳的濃度，就可以預(yù)知火山爆發(fā)的程度。

高靈敏度的AIE智能傳感材料可以用來檢測空氣中微量的水，濕度的檢測太重要了，微電子器件是絕對不能有水的，所以電子封裝非常重要，一定不能讓水進(jìn)去。

圖6 AIE材料檢測空氣濕度

如圖6，這種AIE材料在相對濕度是10%的時候發(fā)藍(lán)色的光，相對濕度是60%時發(fā)綠色的光，再高變成黃色的光了。電子封裝時對濕度的檢測非常復(fù)雜，借助熒光檢測可以讓濕度信號肉眼可見。

刺激響應(yīng)

AIE材料可以對外界的刺激產(chǎn)生響應(yīng)，比如熱感/力致變色材料，你給材料一個力，它的顏色就發(fā)生了變化。你把溫度提高一點，它的顏色又發(fā)生其他的變化，所以這些刺激響應(yīng)性AIE材料可以用來制作可擦寫的紙張。

壓力敏感材料

我們知道有一門學(xué)問叫做生物力學(xué)，還有一個很奇妙的東西叫“干細(xì)胞”，受精卵是干細(xì)胞，逐步分裂分化最后一直變成人的鼻子、眼睛等等，從最小的一個細(xì)胞孵化成各種不同的器官。干細(xì)胞為什么能變成各種不同的器官，肯定是發(fā)育的過程當(dāng)中受力、溫度、酸堿度等各種各樣的東西影響。這個研究很難，我們現(xiàn)在有同學(xué)在做微壓力敏感和高壓力敏感材料，這個細(xì)胞稍微碰到一點點力，發(fā)光材料就馬上變了顏色，就能更直觀準(zhǔn)確地研究細(xì)胞發(fā)育時哪里在受力，這個就叫微壓力敏感，可以對微小的納米級的力產(chǎn)生光信號的響應(yīng)。

圖7 運用AIE材料進(jìn)行風(fēng)洞檢測

壓力敏感材料還有一個很有意思的應(yīng)用場景，那就是風(fēng)洞檢測，飛機是需要做風(fēng)洞檢測的，飛機在空中飛是空氣不動飛機在動，風(fēng)洞檢測是飛機不動空氣動，鼓風(fēng)機對著飛機吹，檢測飛機受力情況。現(xiàn)在的飛機風(fēng)洞檢測非常麻煩，有很多數(shù)學(xué)模型和很多探測器。如果現(xiàn)在往飛機上面一涂一吹，它受不同的力，發(fā)光的顏色、強弱不一樣，馬上看得非常清楚。

檢測有機底物

AIE材料還能檢測葡萄糖氨基酸生物酶等等有機底物，這些生物小分子大分子對人體非常重要，例如檢測葡萄糖可以用來監(jiān)測糖尿病等等，針對不同的有機底物，我們可以設(shè)計出各種體外體內(nèi)檢測的探針，熒光的高靈敏度和可視化讓其在醫(yī)療健康領(lǐng)域大有可為。

海水淡化——應(yīng)對全球水危機

世界上水的總量很多，但是干凈的淡水資源是缺少的。海水淡化是大家非常想做的事情，現(xiàn)在有成熟的技術(shù)，但太貴了，海水淡化的技術(shù)還有很大提升空間。我們在前面講的，AIE分子它在動的時候不發(fā)光，能量轉(zhuǎn)化成熱耗散了，光變成熱溫度就上升，我在想如果把它往海水里面一扔，太陽光一照溫度升上去了，海水蒸發(fā)了，蒸發(fā)以后搜集起來就變成淡水了。太陽、海水是不需要付錢的，唯一需要付錢的就只是納米粒子。目前我們做的納米粒，每小時每平方米可以產(chǎn)生大約5公斤的純凈水，這個水純凈沒有任何細(xì)菌，因為光照了以后納米粒子會產(chǎn)生活性氧，把有害微生物都?xì)⑺懒恕?/p>

AIE高效轉(zhuǎn)光技術(shù)——“糧食危機”和“碳達(dá)峰+碳中和”

另外一個就是雙碳的問題，現(xiàn)在達(dá)到雙碳目標(biāo)的主要辦法是減排限排，但我認(rèn)為減排限排是有限度的，就像開上汽車以后再讓你走路可能你會不高興的，如果能把二氧化碳變廢成寶就太好了，現(xiàn)在歐洲、美國已經(jīng)在做蔬菜工廠，把植物放在24小時光照的植物工廠，縮短植物生長物理周期，提高空間利用度，但他們用的是燈光而不是太陽光。我的理想是能充分利用不要錢的太陽光，太陽光里面有紫外光，紫外光植物是不喜歡的，但是我們做的東西可以把紫外光變成可見光，植物也不是所有可見光都喜歡的，綠色實際上對綠色植物的生長沒有多少用處，基本都被反射掉了，紅色對植物的生長比較有用。剛好我們的這個技術(shù)可以要什么顏色的光給什么顏色的光，把植物不利用的那部分陽光全部轉(zhuǎn)化成植物需要的陽光，這就充分利用了太陽的能源，轉(zhuǎn)化了更多的二氧化碳。

圖8 植物工廠運用AIE高效轉(zhuǎn)光技術(shù)

我們還做了海藻的生長，海藻有一段時間非常熱門，因為有些海藻里面含很多的油，在海里種海藻搜集生物柴油也是一種可觀的替代能源。后來有一段時間不行了，藻的生產(chǎn)太慢了。我們現(xiàn)在用AIE材料可以讓海藻的提高5—8倍。這是一箭多雕的方法，一是可以有效減碳；二是海藻可以做生物燃料；再者一些藻類還可以吃，比如現(xiàn)在市場上有個保健品叫“螺旋藻”。AIE增強植物光合作用是我非常感興趣的方向，我們現(xiàn)在只做了海藻，下面還想做蔬菜，再做糧食、再做花朵等等，都是植物，原理是一樣的，只是投入的成本比較大。 

第三類應(yīng)用：高品質(zhì)成像和示蹤材料

細(xì)胞器選擇性識別

小小細(xì)胞里面有大大的乾坤，AIE材料可以對細(xì)胞進(jìn)行特異性檢測和成像，根據(jù)不同的生物結(jié)構(gòu)可以選擇不同的材料。相較傳統(tǒng)的商業(yè)材料，我們材料的光穩(wěn)定性更好，可以長效示蹤動態(tài)地監(jiān)測細(xì)胞。例如，線粒體是細(xì)胞的動力工廠，它出問題了健康就會受影響，線粒體跟很多疾病都是有關(guān)系的。癌細(xì)胞的生長繁殖非常活躍，線粒體動力工廠也數(shù)量更多更忙碌，因此我們可以用線粒體來區(qū)分正常細(xì)胞和癌細(xì)胞。

如圖9所示，在共同培養(yǎng)的時候，用檢測線粒體的材料檢測細(xì)胞時，正常細(xì)胞不亮但癌細(xì)胞亮。我有一個學(xué)生是名醫(yī)生，他對我們的技術(shù)非常感興趣。他說，給患者做手術(shù)時需要判斷癌組織的邊界，中間的大塊腫瘤知道怎么切，但是旁邊的正常細(xì)胞和癌細(xì)胞犬牙交錯的地方就非常麻煩，有些器官不可再生，切多了患者的生活質(zhì)量會受影響；如果切少一點，又存在復(fù)發(fā)風(fēng)險。如果熒光材料特異性識別癌細(xì)胞的技術(shù)成熟后，就可以做到只要是癌細(xì)胞就能被點亮，只要亮的地方把它切掉就行了，這樣的術(shù)中指導(dǎo)對醫(yī)生是很有幫助的。  

圖9 運用AIE材料檢測癌細(xì)胞

不僅是識別定位了癌細(xì)胞，AIE材料還可以在光照下產(chǎn)生活性氧（光動力學(xué)療法，PDT）有效殺死癌細(xì)胞，即做到了診斷和治療一體化。除了癌細(xì)胞，有害細(xì)菌、真菌的檢測和殺滅也是醫(yī)療健康領(lǐng)域很重要的環(huán)節(jié)，現(xiàn)在有種細(xì)菌叫“超級細(xì)菌”，一旦感染超級細(xì)菌之后任何的抗生素都不管用，而我們這個技術(shù)靠光照PDT產(chǎn)生活性氧以后馬上把這些菌殺死，很難產(chǎn)生抗藥性。

圖10 利用AIE材料開發(fā)的新冠抗原檢測試劑盒

病毒快速診療

不僅如此，我們還可以做病毒的快速診療，圖10是當(dāng)年武漢疫情的時候跟疾控中心合作開發(fā)的新冠抗原檢測試劑盒，檢測的輸出信號是AIE熒光信號。此外，像Zika病毒、禽流感病毒等都是可以檢測的，我們的檢測準(zhǔn)確率高達(dá)99%。

有機熒光AIE點優(yōu)勢

大家可能聽說過量子點，量子點有很多獨特的優(yōu)勢，但是量子點毒性比較大，對環(huán)境不友好，比如CdS（硫化鎘）。我們做的有機AIE點可以做成非常穩(wěn)定的納米粒子，毒性會小很多，毒性小的話就能更好地使用在生物體內(nèi)，也更適合長時間留在體內(nèi)用于長效示蹤。

近/遠(yuǎn)紅外AIE點成像

近/遠(yuǎn)紅外AIE點成像有很多的優(yōu)勢，一是AIE高亮度導(dǎo)致的超深度成像，實現(xiàn)非侵入式的逐層掃描，比如對腦組織進(jìn)行一層層掃描。

二是AIE高亮度導(dǎo)致的超高空間分辨率成像，有些生物結(jié)構(gòu)比如微血管是很小的，如果分辨率不高很容易看不清而混淆。我們經(jīng)常講的腫瘤并不是都需要切除的，良性的腫瘤可以選擇切或不切，惡性的腫瘤一定要切除。良性和惡性最大的區(qū)別在于，惡性的癌細(xì)胞會通過血管轉(zhuǎn)移到身體各個部位。我們可以把AIE納米粒子打到血管里面去，如果腫瘤周圍的血管不亮，說明癌細(xì)胞沒有擴散，這是良性腫瘤。如果腫瘤血管旁邊全部是亮的，說明癌細(xì)胞擴散了，這就是惡性腫瘤需要切除了。

圖11 AIE高亮度導(dǎo)致的超高空間分辨率成像

三是AIE高亮度導(dǎo)致的超時間分辨率成像，我們知道老年人中風(fēng)是因為血液黏稠，血管壁狹窄，最后導(dǎo)致血管堵住了，血管熒光成像就會告訴我們血液的黏稠度，血流的流速有沒有變化，血管有沒有堵住，所以我們可以可視化血管內(nèi)部的情況來監(jiān)測病情。

最后，AIE高亮度導(dǎo)致的超長程成像，也就是長效示蹤成像，我們把AIE納米粒子喂給猴子吃，它在猴子身體里面如何代謝，去了哪些地方，都全部看得一清二楚。

圖12 AIE高亮度導(dǎo)致的超長程成像

診療復(fù)合探針

光熱療法，我們的人體上升幾度就是高燒了，會非常難受，癌細(xì)胞比正常的細(xì)胞更加怕熱，因為癌細(xì)胞的散熱功能很差，像一塊石頭一樣。舉個例子，如果小白鼠有皮膚癌的地方有一個腫瘤，將AIE材料打進(jìn)去，光一照局部升溫把癌細(xì)胞熱死了，這個就是光熱療法。

除了光熱療法，還有五花八門的診斷和治療方法，如果多種方法能集中于一體，也就是多模態(tài)診療，那這樣的復(fù)合探針就太有用了。我們在AIE材料用于多模態(tài)診療方面也有很多探索，以圖13為例，這個材料內(nèi)部是金屬的納米粒子，外面是我們的發(fā)光材料，它可以同時提供CT信號和熒光信號，多重信號可以給醫(yī)生提供更多信息，減少誤判。

圖13 AIE材料的多模態(tài)診療

四、AIE技術(shù)轉(zhuǎn)化與投資藍(lán)海

AIE領(lǐng)域就像一棵大樹一樣枝繁葉茂，發(fā)展出眾多領(lǐng)域。在基礎(chǔ)研究層面已經(jīng)碩果累累，但實際應(yīng)用這塊還有待開墾，我想把這兩者中間連起來。既可以是制造也可以是創(chuàng)造，以前人家做出來的東西，我們國產(chǎn)替代是制造，別人沒有做出來的東西，我們從頭來做是創(chuàng)造。從基礎(chǔ)科學(xué)走到技術(shù)應(yīng)用，打通科技成果轉(zhuǎn)化落地的最后一公里，是很重要也是我們一直想做的事。    

事實上，我們的AIE生物熒光探針是有一家公司在賣的，一般一克是10萬人民幣，有的是20萬人民幣，可見我們這個東西是高附加值的。

不論是新材料還是新設(shè)備，我們都準(zhǔn)備去做，有一些應(yīng)用是現(xiàn)階段比較容易實現(xiàn)的，例如指紋檢測，毒品檢測等等和公共安全息息相關(guān)的檢測，以及疾病的體外診斷，例如新冠免疫層析試紙條，我們現(xiàn)在可以做到12.5個pg（皮克），靈敏度非常好的。

目前我們有一個轉(zhuǎn)化的實驗室，希望找到合作伙伴，可以成立股份合資公司，也可以進(jìn)行特定項目的技術(shù)轉(zhuǎn)讓，盡可能找到一個合適的模式把這個技術(shù)推向產(chǎn)業(yè)化。    

AIE的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)在是天時地利人和。天時方面，國家本來就非常重視，外加面對國外的壓力而產(chǎn)生了巨大的國產(chǎn)自主化的動力；地利方面，大灣區(qū)的發(fā)展前景不容小覷，深圳現(xiàn)在已經(jīng)是全國的人才集聚地，我認(rèn)為再過若干年就是全球的人才集聚地。外國人講深圳是“中國的硅谷”，未來這個地方一定會發(fā)生天翻地覆的變化。人和方面，有幸有各位企業(yè)家的支持，我們爭取一起做一點事，把這個技術(shù)變成產(chǎn)品，回饋社會。

（本文由林美丹整理）