华南理工大学材料学院唐本忠

qiaoyu

持久发光是一种有趣的现象，其具有特殊的应用。然而，能够持久发光的有机材料（例如有机持久性室温磷光）的开发因其低效率而滞后。此外，提高有机发光体的磷光效率通常导致寿命短。唐本忠和何自开团队报道了一种通过分子内三重态-三重态能量转移来提高磷光效率的策略。（溴）二苯并呋喃或（溴）二苯并噻吩与咔唑的结合促进了系统间的交叉，并提供了分子内三重态桥，进而促进放热三重态-三重态能量转移，以重新填充咔唑的最低三重态。这些因素共同作用以促进有效的磷光。该策略将有助于开发用于潜在高科技应用的高效磷光材料。

有机持久性室温磷光

Zhao, W.; Cheung, T. S.; Jiang, N.; Huang, W.;Lam, J. W. Y.; Zhang, X.; He, Z.; Tang, B. Z. Boosting the efficiency oforganic persistent room-temperature phosphorescence by intramoleculartriplet-triplet energy transfer. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-09561-8

https://doi.org/10.1038/s41467-019-09561-8

zongzijie

酸碱平衡对生物体的正常生理、代谢和功能至关重要。因此，迫切需要发展有效的技术来在体内外监测酸碱平衡的变化。唐本忠院士团队研制了一种快速响应、可逆的氨荧光传感器，其检测限为960 ppb，可用于生物胺和海产品腐败的检测。此外，该聚合物纳米粒子在细胞成像中也显示出良好的溶酶体靶向特异性。该多杂环具有较宽的酸碱反应窗口，在pH值1~9之间表现出比率式的pH传感行为，这也为直观研究胃肠道的生理pH提供了可行性。实验以多刺裸腹蚤为模型生物，利用该多杂环对其肠道pH值进行体内研究证明，其前肠、中肠和后肠的pH值从4.2增加到了7.8。

聚合物纳米粒子

Yubing Hu, Jacky W. Y. Lam, Ben Zhong Tang. etal. Visualization of Biogenic Amines and In Vivo Ratiometric Mapping ofIntestinal pH by AIE-Active Polyheterocycles Synthesized by Metal-Free Multicomponent Polymerizations. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201902240

https://doi.org/10.1002/adfm.21902240

nianshi

手性是指化学分子的实物与其镜像不能重叠的现象，它是自然界普遍存在的一种现象，如结构蛋白中的氨基酸均为L-型氨基酸，天然存在的糖类则为D-型，核酸在人体中的稳定构型为右旋等。一对对映异构体有着相似的物理和化学性质，但是它们在手性环境下具有不同的光学或者药理学活性。其中，最著名的例子就是“反应停”事件。因此，手性荧光材料在手性识别及拆分、药物化学、材料科学、食品检测及生命科学等领域具有十分重要的意义。然而，利用传统的荧光分子构建的手性材料还面临一系列自身的问题与挑战，如较高的生理毒性，光稳定性较差，聚集诱导荧光淬灭（Aggregation-caused quenching，ACQ），这极大地限制了手性荧光材料的实际应用。

  2001年香港科技大学唐本忠院士课题组发现一类螺旋桨型荧光分子在溶解状态几乎没有荧光，而在聚集态可以发出很强的荧光，这与传统的荧光染料分子发光现象截然相反, 他们把这一现象称为聚集诱导发光（Aggregation-Induced Emission, AIE）。目前，AIE现象已经得到国内外科学家的广泛认可，取得了一系列重要的研究成果，并且获得了2017年国家自然科学一等奖。将AIE分子与传统的手性分子研究相结合，可以很好地解决传统手性荧光材料遇到的问题。

  近期，香港科技大学唐本忠院士团队在ACS Materials Letters上发表了题为“Structure, Assembly and Function of (Latent)-Chiral AIEgens” 的综述文章。这篇文章中他们主要介绍了唐本忠院士团队近年来在手性聚集诱导发光材料的分子设计，螺旋自组装，手性识别，CPL / CPOLED等方面的工作（ACS Mater. Lett., 2019, 1, 192?202，并且被编辑评选为ACS Editors’ Choice作为重点推介）。

螺旋桨型荧光分子

  通常，研究者通过向AIE荧光团上修饰手性基团来构建手性AIE分子，例如向噻咯类AIE分子上修饰手性的糖或氨基酸等基团，可以应用于手性识别及CPL显示等领域。然而，含有分子转子或可以上下振动的AIE荧光分子自身就具有潜在手性，当其镜像对称性被打破时其手性会显现出来。例如典型的AIE分子四苯乙烯由于相邻苯环间的空间位阻效应导致四个苯环只能朝着同一方向（顺时针或逆时针）旋转，因此四苯乙烯分子具有潜在的手性特征。由于四苯乙烯分子在溶解状态时其旋转的方向可以快速转换，故测试不到溶液中四苯乙烯的手性信号。但是晶体状态下四苯乙烯旋转的方向被固定住其手性就可以显现出来，并且可以通过重结晶等方法得到单一手性的晶体。

  该综述文章近期发表在《ACS Materials Letters》上，文章的第一作者为香港科技大学博士后冯海涛（现为宝鸡文理学院AIE研究中心负责人）和博士生刘晨晨，李琦瑶和张浩可博士参与了文章的构思，Jacky教授为本文提供了语言润色帮助，本文的通讯作者为唐本忠院士。该论文受到国家重点基础研究计划（973），国家自然科学基金 (21788102 and 21805002，香港AoE (AoE/P-03/08)、RGC(16308016, 16305518和C6009-17G)以及陕西省科技厅自然科学基金等项目资助。

文章信息及链接：

  Hai-Tao Feng, Chenchen Liu, Qiyao Li, Haoke Zhang, Jacky W. Y. Lam and Ben Zhong Tang* Structure, Assembly and Function of (Latent)-Chiral AIEgens

  https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsmaterialslett.9b00116

  DOI: 10.1021/acsmaterialslett.9b00116

qishi

香港科技大学的唐本忠院士（通讯作者）课题组报道了一种基于氮氧化物固有性质的新策略来设计和合成用于体外缺氧成像的AIE探针。四苯乙烯（TPE）氮氧化物具有聚集诱导的发射特性，所以在水溶液中不发光。但是氮氧化物可以被铁离子以不同的速率还原，由此生成的疏水性TPE残基聚集限制了分子的分子内运动，从而使其发荧光。在缺氧条件下，肿瘤处过表达的细胞还原酶可以特异性的切断一个分子的N-O共价键，从而实现体外低氧成像。总之，该低氧成像探针具有极高的应用价值，在肿瘤诊断中具有巨大的应用潜力。研究成果以题为“A New Strategy toward “Simple” Water-Soluble AIE Probes for Hypoxia Detection”发布在国际著名期刊Adv. Funct. Mater.上。

AIE探针

linyu

唐本忠

cuihuo

多模式有机显像剂通过利用各种模式在综合疾病诊断和治疗方面具有巨大潜力，但但发展不尽如人意。于此，香港科技大学唐本忠院士和南开大学丁丹教授通过调整分子结构和分子内运动，开发了具有增强的荧光，光声（PA）和拉曼特性的“全能制剂”，用于三模态成像引导的癌症手术。与其他类似物相比，化合物OTPA-TQ3可以产生最高的荧光，PA和拉曼（2,215 cm-1）信号，这是首次将有机分子与这些光学成像方式整合在一起。
基于OTPA-TQ3的纳米制剂的体内实验有助于在不同的手术阶段破译肿瘤信息并改善癌症手术结果。术前荧光和PA成像能够提供全面的肿瘤信息，而术中荧光和拉曼成像则以敏感的高对比度方式描绘出肿瘤边缘。这种“全能”有机分子试剂可实现准确的癌症成像和切除，为集成的多模态成像应用提供了广阔的前景。

多模式有机显像剂

JiQi, Jun Li, Ruihua Liu, Qiang Li, Haoke Zhang, Jacky W.Y. Lam, Ryan T.K. Kwok,Dingbin Liu, Dan Ding, Ben Zhong Tang. BoostingFluorescence-Photoacoustic-Raman Properties in One Fluorophore for PreciseCancer Surgery. Chem, 2019.
DOI:10.1016/j.chempr.2019.07.015
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2019.07.015

guawazi

2019年11月9日下午，中国科学院院士、香港科技大学讲座教授、英国皇家化学会会士唐本忠教授应邀在复旦大学江湾校区先进材料实验室一楼报告厅作题为“见人皆所见，思人所未思：科学研究的哲学思考”的精彩报告。来自复旦大学化学系、先进材料实验室等院系的100余名师生参加了报告会。
报告会由复旦大学化学系系主任贺鹤勇教授主持，贺老师向到会师生介绍了唐本忠教授的学术经历、研究方向和部分科研成果等，并介绍了吴征铠先生的事迹以及“近思讲坛”的由来。
    “问题并不是去看别人还不曾看到的，而是去想那些每个人都看到但却不曾想到的——叔本华”，唐本忠教授从哲学层面着手，列举了很多生活中和科学界的典型例子，深入解释了“见人皆所见，思人所未思”的科学思考主题。唐教授风趣幽默，讲述了一些自己在日本求学、以及后来自己课题组的研究经历，这些同学们感同身受的小事让大家开怀大笑的同时，也引起了在场师生的深刻思考：在研究生活中导师要与学生多探讨，学生在实验过程中发现不同寻常的现象时，也要及时验证和思考其原因。
      唐教授简单讲述了其课题组研究AIE（Aggregation-induced emission）聚集诱导发光的发现研究历程。其课题组开始发现了反常AIE现象、然后做了大量试验和工作解释了AIE过程的机理，并将AIE效应有效地应用到发光器件、化学检测和生物传感等技术领域。接着，唐教授从应用、结构、机理三方面介绍了自己课题组的研究工作，并给大家提出了三条建议：Try to be the first, although it is really hard to be truly first；If you’re the first (originality), try to be the best (leadership)；If not the first, still try to be the best (the most common case).
为了表彰唐本忠教授在化学领域做出的杰出贡献，贺鹤勇教授代表“近思讲坛”组委会向唐教授颁发了“吴征铠化学奖”，并以此激励到会师生认真踏实，刻苦进行科研工作，为祖国的繁荣富强添砖加瓦，贡献自己的力量。


       复旦大学“近思讲坛”简介
      2016年适逢复旦大学化学系建系90周年，为进一步开阔师生的专业视野，提升化学学科科研水平，推动复旦化学学科快速发展，争取早日建设成为世界一流化学学科，设立“近思讲坛”。
      讲坛名“近思”，取自复旦大学校训“博学而笃志，切问而近思”。也蕴含着每一次的化学探索和发现都离不开化学家们对于自然规律的思考和认识之意。从2016年起，“近思讲坛”组委会每年从全球邀请3-6位化学研究领域的顶级科学家就“化学学科最新进展”、“学科发展战略思考”、“学科重大前沿问题”等做专题报告。为了表彰这些杰出科学家在化学研究领域做出的卓越成果，“近思讲坛”组委会将向报告人颁发复旦大学“吴征铠化学奖”。复旦大学“近思讲坛”和“吴征铠化学奖”的举办和设立得到了雅本化学和化学系1989级系友蔡彤先生的大力支持。

dieluo

新冠肺炎疫情的隐性传播给全国人民的生命安全带来了极大威胁，为了与病魔抢时间，2月15日，南开大学丁丹教授牵头，联合潜江籍归侨、香港科技大学教授、华南理工大学唐本忠院士团队、南方医科大学南方医院郑磊教授团队、深圳金准生物医学工程有限公司开展联合攻关，仅历时七天，成功研制出新冠病毒抗体快速测试卡，及时为临床治疗提供了大力帮助。
据《高分子科学前沿》报道，新冠病毒抗体快速测试卡可在15分钟左右完成检测，具有操作简单、容易判读、灵敏度高等优势。研究者在检测卡中引入高性能AIE量子点作为信号单元，大大提高了抗体检测的灵敏度，让唐本忠院士的科研成果――AIE科技成果走入了抗疫前线，为抗击疫情作出了重大贡献。

laity09

荧光成像介导的肿瘤光动力治疗具有药物追踪精准化、灵敏性高、毒副作用低、微创性和可协同性等优势在癌症的临床治疗中的具有广泛的应用前景。光动力（PDT）治疗本质是利用光照射到肿瘤组织部位，与滞留在组织中的光敏剂发生光物理、光化学反应产生活性氧物种破坏肿瘤结构从而达到治疗的目的。活性氧产生的路径主要分为两种，以能量传递的方式产生II型单线态以及以电子传递的方式产生I型自由基型活性氧。传统的有机光敏剂（卟啉、酞菁等）分子结构刚性强，在生理水系环境中易聚集，导致严重的荧光猝灭以及活性氧效率大大降低，从而难以实现诊疗一体结合。聚集诱导发光（AIE）概念的提出为解决困扰人类已久的荧光聚集猝灭（ACQ）问题提供了良好的策略。新型AIE光敏剂材料在癌症可视化精准治疗中优势突出，越来越多的AIE型光敏剂材料相继被开发，其活性氧效率更是媲美已临床化的光敏剂药物。然而，大多数所报道的AIE型光敏剂主要以II型单线态氧为主，其严重的氧依赖性不利于其对乏氧肿瘤的长时及连续性治疗。

荧光成像

       华南理工大学唐本忠院士团队王志明研究员课题组联合苏州大学第一附属医院候建全教授团队张卫杰医生课题组针对这一问题利用激发态能级调控的思路对AIEgens的三重态进行调控：通过在AIEgens中引入“转子型”富电子基元从而抑制分子运动以及强化分子内电荷转移（ICT）效应，激活辐射跃迁和隙间窜越（ISC）通道实现发光和活性氧效率的同步提升。富电子基元为聚集体微环境创造了丰富的电子源，有效引发了高能三重态对电子的捕获从而实现自由基型活性氧的转变。
       前期研究成果表明，I型自由基光敏剂由于在细胞内可以利用超氧歧化酶调节的歧化反应产生丰富的自由基活性氧物种并伴随着氧气的循环利用，可以大大提高细胞内氧气的利用率从而有效地克服乏氧问题。本文选取具有不同三线态能级分布特征的苯并噻二唑和萘并噻二唑作为研究基元，以不对称分子设计策略在其一侧引入转子型的三苯胺和甲氧基三苯胺富电子体以保证分子具有AIE性质，而另一侧引入带正电荷的吡啶盐电子受体以提高分子的亲水性，从而构筑具有ICT效应的可对比性红光及近红外荧光分子体系。随着聚集态的形成且ICT效应增强，分子发光红移且增强， ISC通道被有效激活，聚集导致的活性氧产生效率大大增加。活性氧种类鉴定结果显示苯并噻二唑基光敏剂以II型单线态物种为主，而萘并噻二唑基光敏剂均产生I型自由基型活性氧。通过理论模拟发现，高活性T2激子的生成可能更容易实现电子捕获可能是实现I型自由基型活性氧的主要原因，长寿命且相对较稳定的T1激子更倾向于以能量传递的方式形成II型单线态氧。体外评估结果显示自由基型光敏剂对细胞线粒体和溶酶体具有动态靶向性，且即使在乏氧氛围下对细胞具有良好的杀伤性。成像及治疗评估结果显示自由基型光敏剂具有良好的体内成像及光动力治疗效果。进一步对光动力治疗机理进行深入研究，揭示自由基型活性氧对细胞线粒体和溶酶体的双重协同破坏机制是其具有良好光动力治疗效果的主要原因。
       研究者相信，该工作将为高效率AIE型自由基光敏剂材料体系的设计提供新的思路。相关论文在线发表在Adv. Funct. Mater. (DOI:10.1002/adfm.202002057)上。

keepup

聚集体科学概念的提出为科学界架起了微观与宏观世界的桥梁，也将人们的视线成功带入了介观的精彩世界。作为一个前沿科学领域，聚集诱导发光（AIE）的提出和蓬勃发展为聚集体科学的诞生提供了良好的契机，并将为聚集体科学的长远发展指明方向。从AIE现象出发，科学家们聚焦于分子在聚集体形态表现出的巨大差异，以聚集体的视角          探讨材料结构与发光性质之间的关系，丰富和完善了对于此类反常光学现象的机理解释，为化学和材料科学领域的发展注入了新的活力。

聚集体科学概念的提出为科学界架起了微观与宏观世界的桥梁，也将人们的视线成功带入了介观的精彩世界。作为 ...

       近年来，随着“点亮型”AIE分子探针以及AIE纳米颗粒的发展，并得益于其制备简单、生物相容性好、光学性质优异（发光波长可调、固态量子产率高、Stokes位移大以及光稳定好等）等优势，AIE材料在生物活性物种分析、生物学过程监测以及疾病的诊断和治疗方面屡创佳绩。此外，发挥其结构可调，功能基团可修饰的优势，近年来AIE材料在光动力、光热及多模态诊疗领域表现出巨大的活力并取得了突破性进展。
       在该综述中，作者总结了AIE材料在疾病诊疗领域的最新进展和广阔发展前景，着重突出了AIE材料在疾病诊断、治疗和one-for-all型诊疗体系构建等方面表现出的聚集增强的优势，并以此提出了“聚集增强诊疗（Aggregation-enhanced theranostics, AET）”的概念。文中首先基于实验事实和理论计算结果，从聚集增强荧光、活性氧产生、室温磷光性质和多功能性四个方面详细阐述了AIE分子如何通过聚集产生增强的诊断和治疗效果；其次，作者从“基于原位聚集实现激活型诊疗”和“基于超分子组装的预先聚集实现诊疗增强”这两个方面阐述了如何通过巧妙驱动聚集发生实现疾病诊疗增强的效果；最后，作者也对基于AIE的诊疗体系当前存在的挑战和机遇进行了分析陈述并对其未来研究方向和临床转化前景进行了展望。
       以上相关成果作为综述论文于近期发表于Aggregate 杂志上，论文第一作者为深圳大学AIE研究中心的康苗苗博士和张志军博士，通讯作者为香港科技大学唐本忠院士和深圳大学AIE研究中心的王东副教授。

huaxiang

自Staudinger提出高分子概念以来，高分子的应用已遍及人们的衣食住行和国民经济的各个领域。它们的合成过程、相分离、结晶过程、链段运动等会显著影响材料的性能。然而，传统表征手段如示差扫描量热法、傅里叶红外光谱、凝胶渗透色谱、质谱和核磁共振等，无法直接“看到”这些表征过程。“Seeing is believing”, 如何可视化这些过程有利于深层次理解高分子材料的构效关系。荧光成像技术具有灵敏度高、响应快及非入侵性等优点，有望应用于上述领域。但是传统有机荧光分子在稀溶液下具有较高的发光效率，但在聚集态时由于分子间相互作用增强了非辐射能耗，表现为发光效率降低甚至不发光，即产生聚集导致发光淬灭（aggregation-caused quenching, ACQ）现 象。此外， ACQ分子一般具有平面大共轭结构，这种结构会显著降低体系对外界刺激的灵敏度。故在一定程度上限制了荧光技术在高分子领域的应用。
        2001年，唐本忠院士发现了一种反常的光物理现象：聚集诱导发光（aggregation-induced emission, AIE）。AIE分子在溶液状态下微弱发光甚至不发光，但在固态或聚集态下荧光显著增强（图1a）。经过大量实验验证和理论模拟，分子内运动受限（restriction of intramolecular motion, RIM）被认为是解释AIE现象的最佳原理。根据该机理，聚集并不是荧光增强的必要条件，其他使AIE分子结构硬化的因素，例如黏度、低温及超分子相互作用等，都可以实现荧光增强。值得注意的是，由于AIE分子富含分子转子，其对外界微环境的变化格外敏感. 此外， AIE分子的发光强弱与其分子内运动息息相关。因此，通过AIE分子荧光的强度变化就可以推断出微环境的变化。
       此外，除了分子运动响应性，给/受体型AIE分子还具有极性响应特性，即扭曲的分子内电荷转移（twisted intramolecular charge transfer, TICT）性质(图1b)。由于TICT效应，AIE分子的发射波长会随着环境极性的增加而增长(图1c)。因此，具有TICT性质的AIE分子不但可以利用发光强度(RIM机理)，还可以利用发射波长变化(TICT机理)来监测外界刺激，显著扩大了AIE的应用范围。

聚集诱导发光

图1  聚集诱导发光的工作原理

        本专论基于上述AIE原理（RIM+TICT），总结和归纳了AIE探针作为一种新型可视化技术在高 分子科学中的应用。对高分子科学来说，将AIE分子进行掺杂，既保持了聚合物的本征性质，又可以发挥AIE分子的特性。借助于分子内运动对外部变化的超灵敏性，AIE可反映出聚合物链段运动的细微变化。由此，我们可以利用AIE研究聚合物的溶液性质，如监测聚合过程，可视化溶度参数及聚电解质构效关系等；也可以研究聚合物的聚集态性质，如可视化链段固态分子运动（图2）、玻璃化转变、相分离及结晶度等。此外，开发新型AIE荧光探针有助于进一步丰富聚合物的表征手段。

聚集诱导发光

图2  可视化高分子固态链段运动

        上述工作以专论形式发表在《高分子学报》（高分子学报，2021，doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21013）“庆祝沈之荃院士90华诞专辑”中，中国科学院长春应用化学研究所刘顺杰研究员和香港科技大学唐本忠院士为通讯作者。

sashui

近日，香港科技大学唐本忠院士、内蒙古大学王建国研究员等人首次报道了一种简单易得的比率型AIE探针（TCFPB-HNO）用于体内和体外硝酰基（HNO）的实时监测和可视化。首先通过两步简单合成高产率的得到探针TCFPB-HNO, 其被证实具有典型的AIE性质。该探针以TCFIS作为发光团，2-（二苯基膦基）苯甲酸作为HNO的识别基团。该探针的响应机理主要是基于分子内电荷转移（ICT）能力的变化，由于连接发光基团和识别基团的酯基减弱了分子的供电子能力，使得TCFPB-HNO具有较弱的ICT效应，但是与HNO响应后羟基的生成增强了分子TCFIS的ICT效应，从而使得响应前后荧光强度和波长的变化而达到比率型检测HNO的目的（图1）。

AIE探针

        本工作首次报道了一种比率型AIE探针(TCFPB-HNO)，用于体内和体外HNO的实时监测和成像。该探针易于制备、稳定性高、生物相容性好，具有典型的AIE特性。细胞和活体成像实验表明，TCFPB-HNO可以成功应用于体外和体内HNO的荧光成像，为实时观察生命系统中HNO相关的生理过程提供了一种新型的工具。
        本文第一作者为内蒙古大学博士生李纯斌同学与姜国玉副教授，通讯作者为内蒙古大学王建国研究员与香港科技大学唐本忠院士。深圳大学康苗苗博士、王东副教授以及中国科学院深圳先进技术研究院张鹏飞副研究员为论文的共同作者。
         An easily available ratiometric AIE probe for nitroxyl visualization in vitro and in vivo
Chunbin Li, Guoyu Jiang, Xiang Liu, Qingfang Lai, Miaomiao Kang, Dong Wang, Pengfei Zhang, Jianguo Wang and Ben Zhong Tang
Mater. Chem. Front., 2021,5, 1817-1823
        https://doi.org/10.1039/D0QM00995D

easy

国内全球学者库网站于2022年1月5日公布了“全球顶尖前10万科学家排名”。今年共有两位中国籍科学家入选全球排名前50名学者名单。其中，中国科学院院士、香港中文大学（深圳）理工学院院长唐本忠教授位居第38名，以化学学科上榜，H指数150，论文数2001。唐教授是聚集诱导发光原创性科学概念的提出者和该领域研究的引领者。
该网站一并公布了位居全球排名前50名学者名单、各学科前10名国内学者名单、全球排名前100000以内的中国学者名单。入选科学家的学科领域涵盖生物学、化学、临床医学、物理学、统计学、基础医学、食品科学与工程、计算机科学与技术等。