凝聚现象是指水溶性生物大分子在临界浓度以上自发浓缩、最终从水中析出形成乳液滴的现象。该现象的物理本质是生物分子之间通过缔合作用而形成相分离的水/水型乳液，从而参与构成细胞内的无膜细胞器、核仁等重要细胞液态结构单元的构建。细胞中的凝聚体通常是由固有无序蛋白与RNA复合而成。这类复合物能感受外界环境的刺激，发生动态可逆的相变，从而传导生物信号、形成胞内隔室、加速生物催化反应、调控细胞周期和基因表达。

基于相分离原理的智能凝胶设计及其生物医学应用已获得广泛关注。这类相分离材料往往具有较高的分子量，从而易于克服液-液相分离过程中因熵变造成的热力学能障。然而相分离聚合物的高分子量特征也使其较难进入活细胞中，限制其作为胞内探针、疫苗/药物递送载体、基因编辑工具的应用潜力。此外，天然相分离肽大多缺少稳定的荧光发色基团，无法满足生物显影、光诊疗等实际应用需求。

【研究内容】

针对以上问题，上海交大材料学院宋阳副教授团队基于天然相分离肽（Phase-separating Peptides）的液-液相分离原理，仿照T细胞膜信号通过凝聚机制（coacervation）实现胞内信号传递放大的过程，构建出一种低细胞毒性、可长效监测肿瘤细胞内RNA水平的相分离型荧光短肽探针，为肿瘤细胞RNA的标记显影、有效检测提供了新思路。研究团队将具有聚集诱导发光（AIE）效应的荧光剂与相分离肽的重复片段(RRASL)_n进行偶联，获得荧光相分离短肽探针。该探针与RNA结合后，形成稳定发光的液滴状凝聚体（图1）。相比于天然凝聚体，AIE荧光基团的引入增强了探针之间的阳离子-π共轭作用，不仅使凝聚相变发生的最低临界浓度下降了一个数量级以上，而且在近生理盐溶液中表现出更好的物相稳定性（图3）。随着相分离肽的重复单元数n的增加，探针的自发荧光（噪音信号）逐渐消失；而当短肽探针与RNA结合后，AIE单元在凝聚体形成的分子浓缩过程中获得发光增强。实验发现，随着环境中RNA的浓度升高，凝聚体的荧光强度也逐渐增加，最大荧光增强倍率可达700倍。当RNA过量导致类凝胶形成后，探针分子无法进一步浓缩，因此荧光强度也不再继续增加。这种依赖凝聚体形成的发光效应被命名为凝聚诱导发光效应（coacervation-induced emission，CIE），是对已知固态聚集颗粒AIE效应在液态凝聚状态下的补充解释。

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