1. AIE 现象与基本机制#

传统有机荧光团在水相生物环境中易发生聚集导致发光熄灭（ACQ），限制了其在生物传感中的应用。唐本忠院士团队发现的聚集诱导发光（AIE）现象，打破了这一局限：非平面、扭曲结构的 AIE 分子（AIEgens）在单分子分散状态下几乎不发光，而在聚集状态下因分子内运动受限（RIM）阻断了非辐射衰减途径，使其发光强度呈爆发式增强。

2. 多光物理机制协同#

• 扭转分子内电荷转移（TICT）：通过给体-受体（D-A）结构诱导电荷分离，赋予探针极高的环境极性敏感性。
• 激发态分子内质子转移（ESIPT）：产生极大的斯托克斯位移（Stokes shift > 100 nm），有效避免自吸收与背景荧光干扰。

3. AIE 探针的三大核心设计策略#

1. 分析物触发聚集（Analyte-triggered aggregation）：生物标志物直接诱导 AIE 探针从分散态转变为聚集态，实现“开启”（Turn-on）信号响应。
2. 靶向探针构建（Targeted probe construction）：将 AIEgens 与抗体、多肽、适体等识别单元共价连接，实现特异性结合。
3. 信号报告分子集成（Signal reporter integration）：将高亮度 AIE 分子集成至传统分析平台（如 ELISA、LFIA、ECL 等）中，大幅提升检测灵敏度。

1. 癌症诊断 (Cancer Diagnosis)#

• 肺癌：利用 TP–COOH 纳米片构建电致化学发光（ECL）免疫传感器检测 CYFRA 21–1（LOD: 0.01471 pg/mL）；开发 Zn-Py-TPE 纸基传感器，通过化学发光共振能量转移（CRET）超灵敏检测呼出气中的挥发性甲醛（FA）。
• 乳腺癌：基于 TPE-TA 的磁荧光外排体纳米传感器（hMFEX），结合趾口介导的链置换（TMSD）放大技术，实现 GPC-1 阳性外饰体的超灵敏捕获与检测。
• 前列腺癌：TPE-4A 双模态 AIE-ELISA 平台同步输出吸光度与荧光信号检测 PSA（LOD: 1.3 pg/mL）；AIECL-RET 传感器实现 2.2 fg/mL 的超低检测限。
• 肝癌：近红外探针 QMTP 用于碱性磷酸酶（ALP）成像；正电荷 AIE 探针利用静电作用快速结合透明质酸（HA）；TPE-FFYp 替代传统 HRP 用于 AFP 检测；Ru-TPE 配合催化发卡自组装（CHA）检测人体端粒酶 RNA。
• 结直肠癌：HPSNBs 应用于 CEA 的荧光联接免疫吸附测定（FLISA）；TPENI 探针结合 DNA 循环放大检测 CEA（LOD: 0.20 fg/mL）；Zn-MOG 探针超灵敏检测癌症标志物 piRNA-823。
• 宫颈癌与胃癌：Py-HOF 结合 3D DNA 纳米机器检测宫颈癌标志物 miRNA-141（LOD: 14.4 aM）；HPS 编码微球悬浮阵列实现胃癌多重 miRNA（let-7b-5p, miR-16-5p, miR-19b-3p）高特异性并行检测。

2. 传染病诊断 (Infectious Diseases)#

• 病原微生物鉴定：探针 IQ-Cm 基于 TICT 机制区分革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌及真菌；MTPE-FCyP“AIE酶”产生长余辉检测大肠杆菌；TPAPy-S-D-Ala 代谢标记结核分枝杆菌；PS@AIE 830 NP 用于金黄色葡萄球菌 α-溶血素的无前处理检测。
• 病毒检测：TPE-APP 双模态检测手足口病毒 EV71；BPBT（AIE 810 NP）侧向流免疫层析（LFIA）用于 SARS-CoV-2 IgM/IgG 抗体检测；MoS2/AIE 探针结合 Exo III 酶促放大检测奥密克戎 DNA；TSEH NIR-II 荧光试纸条实现 SARS-CoV-2 N 蛋白的高灵敏检出（LOD: 0.01 ng/mL）。
• 炎症与特异蛋白：J-cf-NCs Janus 结构纳米复合材料消除内滤效应及 FRET 淬灭，用于 C-反应蛋白（CRP）的双模态层析检测；TPETH-2 探针实现糜酶（Chymase）特异性切割响应。

3. 神经系统疾病诊断 (Nervous System Diseases)#

• 阿尔茨海默病（AD）：Ag-MOGs 配合 CuS@Au 放大 AIECL 信号测定 Aβ42（LOD: 2.2 fg/mL）；BIDCPV 特异性结合 β-折叠结构实现 Aβ 蛋白聚集过程的监控。
• 帕金森病（PD）：BTD-TPA / BPD-NPA 探针及 Ru 基、Ir@MXene-PVA 体系利用 AIECL 技术实现尿液及血清中多巴胺（DA）的超灵敏检测（LOD 低至 2.0 pmol/L）。
• 脑损伤与神经炎症：CMCS@ATT-AgAu BMNCs 结合 DNA 行走器（DNA walker）超灵敏检测胶质纤维酸性蛋白 GFAP（LOD: 73 ag/mL）。

4. 泌尿系统疾病诊断 (Urinary System Diseases)#

• 肾功能监控：近红外 AIEgen TTVP 利用“咖啡环效应”实现单滴尿液中人血清白蛋白（HSA）与白细胞的免离心浓缩与分离检测（HSA LOD: 9.375 mg/L）；In-MOF (DPA) 结合 CeO2@PDA 猝灭剂测定 β2-微球蛋白（β2M，LOD: 2.9 fg/mL）。

5. 循环系统疾病诊断 (Circulatory System Diseases)#

• 心肌损伤：DPVBi 纳米块作为无标记 AIECL 发射体，实现了心肌肌钙蛋白 I（cTnI）的超灵敏检测（LOD: 43 fg/mL）。
• 心血管风险：TPE-T-RCN NPs 及基于 ESIPT+TICT 双机制的 Probe 4 实现半胱氨酸（Cys）的高选择性近红外荧光检测，用于评估动脉粥样硬化风险。

1. 材料层面的优化#

• 量子产率与生物安全性：提高聚集态下的发光效率，并深入研究 AIE 探针在体内的代谢途径与长期生物毒性。
• 拓展近红外二区（NIR-II）：开发更多高亮度、高稳定性的 NIR-II AIE 荧光团，提升深层组织穿透深度。
• 诊疗一体化（Theranostics）：推动集“早期精确诊断”与“靶向光动力/光热治疗”于一体的多功能平台开发。

2. 技术集成的演进#

• 人工智能（AI）与机器学习：结合神经网路与强化学习加速 AIE 分子逆向设计，利用机器学习预测分子聚集行为与发光特性，大幅缩短研发周期。
• 便携式与可穿戴设备：将 AIE 探针深度集成至微流控芯片、侧向流层析试纸条（LFIA）、智能手机阅读器及可穿戴化学传感器中，满足现场即时检验（POCT）与连续健康监测需求。