LuminiCell - AIE 聚集誘導發光螢光材料專家

Luminicell ，來自新加坡大學(NUS)的新創公司，研發先進的生物相容性螢光探針，適用於長期活細胞、深層組織生物成像及診斷應用，具備卓越的靈敏度。

傳統染劑在細胞與生物體上的應用所面對的挑戰

使用螢光在生物體內標定細胞或是進行染色面臨幾種挑戰：

• 染劑毒性、生物相容性、與聚集引起淬滅（ACQ）現象：
  螢光分子，可以簡單區分為兩類：有機與無幾；無機染劑，如量子點 Quantum dots，與鑭系原素，都具有較強的螢光強度與持久度，但是其毒性使其較難進行生物應用；有機螢光材料，如Fluorescein、Cyanine與螢光蛋白等等，螢光強度與持久度都不足以長時間觀察．

    此外，傳統的染劑都具有聚集引起淬滅（aggregation-caused quenching, ACQ）現象，是因為高濃度下其螢光分子的π-π bond互相干擾，造成螢光反應降低的現象，導致定量上動態範圍減少．

• 自體螢光

哺乳類生物細胞與體內自體螢光，常見於 400-550 nm 間，主要來源是collagen、NADPH等等．若考慮血紅素在650 nm之前的強烈吸光度，與CCD相機的特性，適合用在生物偵測的螢光染劑波長會是，650 – 900 nm 間．若螢光訊號強、或是螢光染劑的特性，如Stokes shift 高，可有機會避免自體螢光的干擾．

• 3D細胞培養小動物活體影像的挑戰

在生物體內，或是3D細胞培養中，除了自體螢光外，尚需要考慮光的散射與吸收的現象，在下圖中可以發現紅外一區與紅外二區的光譜，也就是750 nm 以上的光受到的干擾會越少．當然，此類實驗的標定通常需要長時間追蹤觀察，染劑的耐久度與強度會是需要考量的挑戰．

聚集誘導發光螢光材料（AIE）的特性

聚集誘導發光（AIE）是一種光物理現象，即某些類型的發光材料在溶劑或固態狀態中聚集時變得非常明亮。今年是AIE概念於2001年首次提出，此類材料大多為有機物質，波長可以涵蓋可見光到紅外二區，且具有高Strokes Shift的特性，即Excitation、Emission 波長相距遠，可以減少螢光激發與散射波長間的干擾，並有機會進行更多Multiplex多色實驗．又因為其不會因為在高濃度下螢光淬滅，因此可以更為明亮．以LuminiCell Tracker為例，其亮度為量子點（Qd）的三倍！

LuminiCell Tracker Cell Labelling 介紹與應用

Luminicell Tracker, Cellaris™ Cell Labeling dye 與 Vascular Tracker, 是一款生物相容性極高的有機奈米顆粒，具備優越的生物相容性、光穩定性，以及高強度的訊號。這款產品的設計目的在於長期追踪活體細胞。一旦Luminicell Tracker進入細胞，它們將維持強烈而穩定的螢光，可用於對染色細胞進行長達10代的體外追踪，同時在體內監測移植細胞的分佈和命運長達42天。這些特性使它們成為進行長時間活體細胞生物影像實驗的理想選擇。

Luminicell Tracker 的奈米顆粒核心含有具有聚集誘導發光（AIE）特性的獨特有機分子。與傳統的螢光染料不同，這些AIE分子在納米顆粒核心的聚集形式中能夠發出強烈的螢光。一般的螢光染料會受到一種通常稱為聚集引起淬滅（ACQ）效應的影響，在聚集時失去螢光。

Luminicell Tracker 有幾個特點：

• 高亮度：比同等大小的量子點亮度高出10倍，
• 高穩定性：在連續激光照射30分鐘後，強度保持穩定。
• 生物相容性高：毒性低，在培養48小時後細胞存活率>95%。
• 細胞追蹤期長：體外可培養10代，體內可維持42天

Cellaris™ Cell Labeling dye 應用

細胞實驗標定與分裂代數推定

使用2 nM的Luminicell Tracker 670標記的MCF-7細胞的流式細胞儀直方圖和共軛焦顯微鏡圖像，標記過程為在37°C下進行4小時，並進行指定次數的培養。可以看到培養代數與螢光強度成反比，平均每代螢光降低50%

在體內以單細胞分辨率追踪脂肪來源的幹細胞（ADSCs）
Tracking of ADSCsin vivo at single-cell resolution

共焦顯微鏡圖像顯示用Luminicell Cellaris™ Cell Labeling dye (紅色) 標記的小鼠缺血後肢切片，在肌肉注射後（A、B）30天和（C）42天。

小鼠體內脂肪來源的幹細胞（ADSCs）的定位
In vivo localization of ADSCs in mice

使用1 nM的Luminice Cellaris™ Cell Labeling dye 670預先標記的脂肪來源的幹細胞（ADSCs）注射到小鼠體內，使用體內螢光成像系統拍攝長達42天。

小鼠體內間質幹細胞（MSCs）的生物分佈狀況
in vivo biodistribution of mesenchymal stem cells (MSCs) in mice

使用IVIS Spectrum CT拍攝的器官的體外影像，顯示2週後不同器官中細胞的分佈情況。細胞使用Luminicell Cellaris™ Cell Labeling dye 670標記。

LuminiCell Vascular Tracker™ Vascular Labelling介紹與應用

Luminicell Vascular Tracker™ 是生物相容性的有機螢光奈米顆粒，可用於在活體組織和動物中將血管標記為螢光，以視覺化血管結構並研究炎症和血管滲漏。在正常情況下，這些奈米顆粒在血管內平滑流動。然而，在炎症或感染情況下，它們會因血管通透性改變而滲漏出來，形成局部的點狀聚集，積聚在周圍組織中。

Luminicell Vascular Tracker™  的奈米顆粒核心包含獨特的有機分子，具有聚集誘導發光（AIE）特性。與常規螢光分子不同，這些AIE分子在納米顆粒核心的聚集形成中發出強烈的螢光。常規螢光分子會受到一種稱為聚集引起猝滅（ACQ）的效應影響，即分子在聚集時失去螢光。

Luminicell Tracker被設計為與單光子和多光子螢光成像都高度相容，能夠在最小生物干擾的情況下進行深層組織成像應用。這些優越的特性使其成為作為診斷試劑的理想選擇

早期識別小鼠出血部位
Early identification of haemorrhage sites of mice

使用層光顯微鏡（Light Sheet Microscopy）拍攝的正常小鼠（左）或實驗性瘧疾（ECM）感染小鼠的整個腦部影像。分別使用Luminicell Vascular Tracker™  670清晰標記了天然小鼠腦部的血管結構和ECM小鼠腦部的出血部位

3D 血管重建
3D Vascular Reconstruction

使用清晰成像標記的 Luminicell Vascular Tracker 670進行的3D 血管系統重建。

顏色選擇：

客製化生物偶聯與標記解決方案

LiminiCell 提供AIE染劑於不同生物分子間的偶聯技術，適用於各類胜肽、適體與抗體．Luminicell 的專利聚集誘導發光（AIE, Aggregation-Induced Emission）螢光奈米粒子是卓越的生物相容性脂質奈米粒子，內含 AIE 染料。

多樣化的螢光染料選擇

• 藍色（470）
• 青色（506）
• 綠色（540）
• 紅色（670）
• 近紅外-I（NIR-I, 810）
• 近紅外-II（NIR-II, 1010）

可調表面化學的多功能偶聯平台

• 鍶蛋白（Streptavidin）
• 胺基（Amine）
• 羧基（Carboxyl）
• 點擊化學（Click Chemistry）
• 其他

為研究人員的生物分子標記需求而設計

• 抗體（Antibodies）
• 胜肽（Peptides）
• 寡核苷酸（Oligonucleotides）
• 其他

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Luminicell TrackerTM are biocompatible organic nanoparticles with great biocompatibility, photostability, and high signal intensity. The products are designed to be used for long-term tracking of live cells. Once Luminicell TrackerTM enter the cells, they remain strong and stable fluorescence that allows long- term in vitro tracking of stained cells for up to 10 generations and monitoring the distribution and fate of in vivo transplanted cells for 42 days. These properties make them optimal candidates for long interval live cell bioimaging experiments.

Luminicell TrackerTM contains unique organic molecules in the nanoparticle core that possess aggregation-induced emission (AIE) properties. Unlike conventional fluorophores, these AIE molecules emit strong fluorescence in aggregate form at the nanoparticle core. Normal fluorophores suffer from an effect commonly known as aggregation-caused quenching (ACQ), in which molecules lose fluorescence upon aggregation.

Luminicell TrackerTM are biocompatible organic fluorescent nanoparticles, that can be used to fluorescently tag vasculature in living tissues and animals to visualise vascular structures and study inflammation and vascular leakage. Under normal conditions, these nanoparticles flow smoothly inside blood vessels. However, under inflammation or infection, they leak out in response to blood vessel permeability changes and form localized punctate aggregates, accumulating in surrounding tissues.

Luminicell TrackerTM contains unique organic molecules in the nanoparticle core that possess Aggregation Induced Emission (AIE) properties. Unlike conventional fluorophores, these AIE molecules emit strong fluorescence in aggregate formation at the nanoparticle core. Normal fluorophores suffers from an effect commonly known as aggregation caused quenching (ACQ), which molecules loss fluorescence upon aggregation.

Luminicell TrackerTM is built to be highly compatible with both one-photon and multi-photon fluorescence imaging, enabling deep tissue imaging applications with minimal biological interference. These excellent properties make them optimal candidates to be used as diagnostic reagents.