用「小燈籠」點亮生命

直接在活體細胞內研究分子的生物意義是一項巨大的挑戰。如果能將細胞內的分子可視化，就可以直接研究其生化活動與功能。由此，生物成像技術應運而生。它利用熒光探針對特定分子進行標記，利用靈敏的檢測方法，讓研究人員直接跟蹤生物體內腫瘤的生長及轉移、特定基因的表達等生物學過程。北京化工大學材料科學與工程學院教授尹梅貞就設法用熒光高分子材料製成的「小燈籠」，在細胞中點亮耀眼的螢火。

尹梅貞為自己實驗室的微信群取了一個別有深意的名字——「螢火蟲」。她介紹，「熒光材料主要分為三類：無機熒光納米粒子、有機熒光小分子和有機熒光高分子。小分子熒光化合物一般是非水溶性的，在生物體內容易聚集，導致熒光衰減或猝滅，限制了它在生命科學、醫學等領域中的應用」。針對這些難題，尹梅貞創新性地提出將拓撲功能高分子作為外殼，保護並隔離疏水熒光核的新策略，構建出一系列「小燈籠」似的核——殼熒光拓撲高分子材料。它們具有非常優越的性能：光穩定性強，發光性能好；具備良好的水溶性和生物相容性，生物毒性較低，可廣泛應用於生物成像領域。

新型熒光高分子材料是當前材料學科研究的熱點。尹梅貞在熒光高分子材料的基礎上，將「熒光示蹤」和「納米載體」功能合二為一，發明了多種特異性熒光分子探針。如今，安貞醫院已經與尹梅貞團隊展開合作，將其用於癌症、心血管疾病的早期診斷。「它比傳統檢驗方法更加簡便、快捷、靈敏，未來還有希望直接用於活體檢測，免除繁瑣的抽血化驗步驟，幫助患者早診斷、早治療、早康復。」尹梅貞說。

此外，這項技術還在世界上第一次被應用於農業害蟲防治。他們已經和農業大學開展合作，研究如何利用熒光納米材料定向殺滅棉鈴蟲。「我們採用注射或直接拌入食物的方法，讓熒光納米材料通過害蟲胃黏膜進入體細胞，進行基因控制，破壞蟲子發育，使其無法繁衍後代，從而達到消滅害蟲的目的。」尹梅貞說。

尹梅貞強調說：「載體提高了基因的穩定性，幫助其穿透胃黏膜，對蟲體造成傷害。熒光可以全程示蹤，讓我們觀測到殺蟲的作用。由於它只對特定害蟲有效，對其他生物完全無毒害，倘若成本能進一步降低，未來的農業生產就不必再濫用農藥了。」目前，這項研究仍處於實驗室水平。其中，降低成本和材料使用種類，並實現材料使用后的可生物降解，是這項研究有待突破的關鍵。

「我們最後必須要將相關技術應用於人體，這是重大項目的要求。」尹梅貞鄭重地說，「我們搞熒光高分子材料的，就該像螢火蟲一樣。生命不息，發光不止」。