Fluolab【Angew.Chem.】突破202倍临床标准：超高亮度镧系有机笼的聚集诱导上转换与X射线闪烁成像
文章标题：Aggregation‐Induced Upconversion Luminescence of Ultra‐High‐Brightness Lanthanide Organic Cages X‐ray Scintillators
通讯作者：Zhong-Hong Zhu
文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202525234
文章概要
引言
上转换发光（UCL）是一种反斯托克斯型发光现象，能够将近红外光子转化为可见光子，因其低光损伤和深组织穿透性而在生物诊断与治疗中展现巨大潜力。传统UCL体系主要依赖镧系掺杂的无机材料，但在精确结构的分子体系中实现UCL一直面临挑战，尤其是在非氘代溶剂和水溶液中。水分子中的–OH基团会强烈猝灭UCL，使得镧系有机笼体系难以在水环境中保持发光。聚集诱导发光分子（AIEgens）因在聚集态下表现出更强的发光特性，被广泛应用于生物成像与光学防伪，但其与镧系有机笼结合以增强UCL的研究尚属首次。
主要实验及结论
研究团队首次利用AIEgens作为配体，引入聚集增强的三重态协同敏化机制，实现了镧系有机笼在非氘代溶剂和水溶液中的显著UCL增强。实验表明，Yb₂Eu₂(L)₄(Phen)₄与Yb₂Eu₂(L)₄(S-BI)₄在聚集态下的UCL强度分别提升3.6倍和14.3倍，量子效率提升3.8倍和19.2倍。这是首次在水溶液中实现结构精确的镧系有机笼分子UCL。
在光学成像方面，Eu₄(L)₄(Phen)₄、Eu₄(L)₄(R-BI)₄和Eu₄(L)₄(S-BI)₄在聚集态下展现出明亮的红色发光，能够特异性靶向细胞内脂滴，实现高分辨率成像。进一步的动物实验显示，这些有机笼在斑马鱼体内也能特异性定位脂质区域，证明其在活体成像中的潜力。
在X射线闪烁应用方面，Eu₄(L)₄(S-BI)₄表现出高达20241 photons/MeV的光产额，探测限低至27.2 nGy/s，比临床标准（5.5 µGy/s）低202倍，并在30次辐射循环后仍保持96.8%的稳定性。这一性能使其能够实现低剂量、高分辨率的X射线成像。
此外，研究还展示了其在信息加密与防伪中的应用，通过不同溶剂处理的分子态与聚集态材料，可以实现复杂的多重防伪图案与逻辑门设计。
总结及展望
本研究首次将AIE效应引入镧系有机笼分子体系，突破了水环境中UCL猝灭的瓶颈，实现了在非氘代溶剂和水溶液中的高效上转换发光。其在脂滴特异性成像和X射线闪烁成像中的成功应用，标志着镧系有机笼在生物医学成像与低剂量放射检测领域的重大突破。未来，这类材料有望进一步拓展至精准诊疗、先进防伪技术以及高分辨率光学器件，为镧系发光材料的应用开辟新方向。