综述：将AIE发光剂与水凝胶基质结合：通过智能材料设计推动精准医疗的发展

《Coordination Chemistry Reviews》：Synergizing AIE Luminogens and hydrogel matrices: Advancing precision medicine through smart material design

　　AIE发光材料与水凝胶复合系统在精准医学中展现诊断治疗协同优势，兼具高光稳定性、环境响应性和生物相容性，推动肿瘤靶向治疗、生物荧光探针及药物递送监测等创新应用，但需突破材料制备复杂性、长效安全性及临床转化瓶颈。

　　AIE材料与水凝胶的结合为精准医学领域带来了广阔的应用前景，推动了生物医学领域的突破性创新。AIE发光材料（AIEgens）因其优异的光稳定性、高信噪比以及对刺激的响应性，成为构建影像引导诊断与治疗一体化平台的理想选择。与此同时，水凝胶因其出色的生物相容性、可调节的物理化学性质以及作为药物和分子探针载体的能力，为精准诊断和治疗提供了理想的基质。这种结合不仅拓宽了AIEgens的应用范围，还提升了水凝胶在复杂生物环境中的功能表现，为精准医学的发展注入了新的活力。

AIEgens与水凝胶复合系统在精准医学中的应用涵盖了多个方面，如癌症靶向治疗、生物荧光探针、抗菌治疗、生物仿生细胞培养、生物标志物检测以及药物输送与释放的监测。这些复合材料通过理性的分子设计和结构优化，实现了对药物释放路径的精确控制，提高了局部药物积累效率和治疗效果。此外，AIEgens的引入也增强了水凝胶的光学性能，使其在高分辨率深部组织荧光成像和光热响应性方面表现出显著优势。这种多功能性为生物医学研究提供了强大的工具，使得AIEgens-水凝胶复合系统成为构建多模态诊断与治疗平台的重要基础。

在癌症靶向治疗方面，AIEgens-水凝胶复合系统通过响应肿瘤微环境的特定信号（如pH值变化、温度梯度、酶活性或氧化还原条件）实现药物的可控释放，从而提高治疗的靶向性和有效性。这种智能响应特性使得复合材料能够在肿瘤组织中实现精准的药物输送，减少对正常组织的损害。同时，AIEgens的高光稳定性使其能够在长时间内保持良好的荧光信号，有助于实时监测药物在体内的分布和释放情况。这种结合为癌症治疗提供了一种新的思路，使得治疗过程更加安全、高效和可控。

在生物荧光探针领域，AIEgens-水凝胶复合系统展现了独特的性能。AIEgens的荧光特性使其能够在复杂的生物环境中保持稳定的发光信号，而水凝胶的生物相容性和可渗透性则为探针的稳定嵌入和有效释放提供了保障。这种复合材料可以用于实时监测生物分子的动态变化，如蛋白质表达、代谢产物积累以及细胞活动状态，从而为疾病机制研究和生物医学检测提供了强有力的支持。此外，AIEgens的环境响应性使得其能够根据外界条件的变化调整发光强度，这种特性在生物荧光探针的应用中具有重要意义。

在抗菌治疗方面，AIEgens-水凝胶复合系统通过光热效应和光动力效应实现对细菌的高效杀灭。AIEgens在受到特定波长的光照射后能够产生大量的活性氧物种（ROS）和热量，从而破坏细菌的细胞结构，抑制其生长。这种双重作用机制使得复合材料在抗菌治疗中表现出显著的优势，不仅提高了杀菌效率，还减少了对正常细胞的损伤。同时，水凝胶的可控释放特性使得AIEgens能够在特定的时间和空间范围内释放，从而实现精准的抗菌治疗。

在生物仿生细胞培养方面，AIEgens-水凝胶复合系统通过模拟天然细胞外基质的结构和功能，为细胞提供了一个理想的生长环境。这种复合材料不仅具有良好的生物相容性，还能够通过调控物理化学性质来适应不同类型的细胞需求。AIEgens的荧光特性使得其能够实时监测细胞的生长状态和代谢活动，从而为细胞培养过程提供动态反馈。这种结合为组织工程和再生医学研究提供了新的工具，使得细胞培养更加高效和可控。

在生物标志物检测方面，AIEgens-水凝胶复合系统通过高灵敏度和选择性实现了对生物标志物的精准检测。AIEgens的荧光特性使其能够快速响应特定的生物分子，而水凝胶的可调节性则为检测过程提供了良好的基质支持。这种复合材料可以用于检测多种生物标志物，如蛋白质、DNA、RNA以及代谢产物，从而为疾病诊断和治疗提供了重要的依据。同时，AIEgens的环境响应性使得其能够根据外界条件的变化调整发光强度，这种特性在生物标志物检测中具有重要意义。

在药物输送与释放监测方面，AIEgens-水凝胶复合系统通过智能响应机制实现了对药物的精准释放。这种复合材料能够在特定的环境条件下释放药物，从而提高治疗的靶向性和有效性。AIEgens的荧光特性使得其能够实时监测药物在体内的分布和释放情况，为药物输送过程提供动态反馈。这种结合为药物输送和释放监测提供了新的思路，使得治疗过程更加安全、高效和可控。

尽管AIEgens-水凝胶复合系统在精准医学领域展现出巨大的潜力，但其在广泛应用过程中仍面临诸多挑战。首先，复合材料的制备过程较为复杂，需要精确控制AIEgens与水凝胶的相互作用，以确保其功能的稳定性和有效性。其次，水凝胶的生物降解性和长期安全性评估仍需进一步研究，以确保其在临床应用中的安全性。此外，AIEgens与水凝胶的结合可能会对材料的性能产生影响，如光稳定性、信号放大能力和多模态成像功能，这些都需要进一步优化。

为了克服这些挑战，研究人员正在探索多种策略。首先，通过理性的分子设计和结构优化，可以提高AIEgens与水凝胶的结合效率，确保其功能的稳定性和有效性。其次，通过改进水凝胶的生物降解性和长期安全性，可以提高其在临床应用中的适用性。此外，通过引入新的功能分子和优化材料的性能，可以进一步提升AIEgens-水凝胶复合系统的应用效果。

未来，AIEgens-水凝胶复合系统在精准医学领域的发展方向将更加多元化。首先，研究人员将继续探索新的AIEgens材料，以提高其在生物医学领域的应用效果。其次，通过改进水凝胶的结构和性能，可以进一步提升其在复杂生物环境中的适应性。此外，通过开发新的复合材料制备技术，可以提高其在临床应用中的可行性和安全性。这些研究方向将为AIEgens-水凝胶复合系统在精准医学领域的应用提供新的思路，使其在生物医学研究和临床治疗中发挥更大的作用。

总之，AIEgens-水凝胶复合系统在精准医学领域展现出了巨大的潜力。通过结合AIEgens的优异性能和水凝胶的生物相容性，研究人员能够开发出多种创新的生物医学应用。尽管在实际应用过程中仍面临诸多挑战，但通过不断的技术创新和研究突破，这些挑战将逐步得到解决。未来，AIEgens-水凝胶复合系统将在精准医学领域发挥更大的作用，为疾病的诊断和治疗提供更加高效和安全的解决方案。