The first water-soluble NIR AIEgen was synthesized and used for ultrafast wash-free cellular imaging and photodynamic cancer cell ablation.

Bacterial infectious diseases, especially those caused by Gram-positive bacteria, have been seriously threatening human health. Preparation of a multifunctional system bearing both rapid bacterial differentiation and effective antibacterial effects is highly in demand, but remains a severe challenge. Herein, we rationally designed and successfully developed a sequence of aggregation-induced emission luminogens (AIEgens) with orderly enhanced D–A strength. Evaluation of structure–function relationships reveals that AIEgens having intrinsic positive charge and proper ClogP value are able to stain Gram-positive bacteria. Meanwhile, one of the presented AIEgens (TTPy) can generate reactive oxygen species (ROS) in extraordinarily high efficiency under white light irradiation due to the smaller singlet–triplet energy gap. Thanks to the NIR emission, excellent specificity to Gram-positive bacteria, and effective ROS generation efficiency, TTPy has been proved to perform well in selective photodynamic killing of Gram-positive bacteria in vitro, such as S. aureus and S. epidermidis, even in S. aureus-infected rat wounds.

Abstract Fluorescence‐imaging‐guided photodynamic therapy has emerged as a promising protocol for cancer theranostics. However, facile preparation of such a theranostic material for simultaneously achieving bright emission with long wavelength, high‐performance reactive oxygen species (ROS) generation, and good targeting‐specificity of cancer cells, is highly desirable but remains challenging. In this study, a novel type of far‐red/near‐infrared‐emissive fluorescent molecules with aggregation‐induced emission (AIE) characteristics is synthesized through a few steps reaction. These AIE luminogens (AIEgens) possess simple structures, excellent photostabilities, large Stokes shifts, bright emission, and good biocompatibilities. Meanwhile, their ROS generation is extremely efficient with up to 90.7% of ROS quantum yield, which is far superior to that of some popularly used photosensitizers. Importantly, these AIEgens are able to selectively target and ablate cancer cells over normal cells without the aid of any extra targeting ligands. Rather than using laser light, one of the presented AIEgens (MeTTPy) shows a remarkable tumor‐targeting photodynamic therapeutic effect by using an ultralow‐power lamp light (18 mW cm −2 ). This study thus not only extends the applications scope of AIEgens, but also offers useful insights into designing a new generation of cancer theranostics.

Abstract Red/near‐infrared (NIR) fluorescent molecules with aggregation‐induced emission (AIE) characteristics are of great interest in bioimaging and therapeutic applications. However, their complicated synthetic approaches remain the major barrier to implementing these applications. Herein, a one‐pot synthetic strategy to prepare a series of red/NIR‐emissive AIE luminogens (AIEgens) by fine‐tuning their molecular structures and substituents is reported. The obtained AIEgens possess simple structures, good solubilities, large Stokes shifts, and bright emissions, which enable their applications toward in vitro and in vivo imaging without any pre‐encapsulation or ‐modification steps. Excellent targeting specificities to lipid droplets (LDs), remarkable photostabilities, high brightness, and low working concentrations in cell imaging application make them remarkably impressive and superior to commercially available LD‐specific dyes. Interestingly, these AIEgens can efficiently generate reactive oxygen species upon visible light irradiation, endowing their effective application for photodynamic ablation of cancer cells. This study, thus, not only demonstrates a facile synthesis of red/NIR AIEgens for dual applications in simultaneous imaging and therapy, but also offers an ideal architecture for the construction of AIEgens with long emission wavelengths.