近日，《Coordination Chemistry Reviews》（影響因子60.625）發(fā)表重磅綜述，系統(tǒng)總結(jié)了近紅外二區(qū)（NIR-II, 1000-1700 nm）吸收有機(jī)半導(dǎo)體熒光團(tuán)（OSFs）的設(shè)計(jì)進(jìn)展，為深組織熒光生物成像注入新動(dòng)能！這項(xiàng)研究由胡曉明、米金碩等學(xué)者團(tuán)隊(duì)完成，聚焦如何通過(guò)分子工程改造OSFs，破解活體成像中"穿透淺、信號(hào)弱"的難題。

一、傳統(tǒng)成像遇瓶頸，NIR-II技術(shù)破局而來(lái)

熒光成像（FLI）作為實(shí)時(shí)觀察生命系統(tǒng)的微創(chuàng)手段，雖在細(xì)胞和宏觀組織成像中表現(xiàn)亮眼，但活體成像始終受限于生物組織的"天然屏障"：

- 傳統(tǒng)近紅外一區(qū)（NIR-I, 700-900 nm）光易被組織吸收、散射，信號(hào)清晰度大打折扣；

- 內(nèi)源性色素對(duì)NIR-I波長(zhǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性吸收，進(jìn)一步壓縮有效檢測(cè)帶寬。

而NIR-II成像的出現(xiàn)堪稱"革命性突破"：2009年，戴團(tuán)隊(duì)首次用親水修飾的單壁碳納米管（SWNTs）實(shí)現(xiàn)NIR-II成像，證實(shí)其具有光子散射少、自發(fā)熒光弱、穿透深度深的優(yōu)勢(shì)。十余年來(lái)，稀土納米結(jié)構(gòu)、量子點(diǎn)等材料不斷涌現(xiàn)，但有機(jī)半導(dǎo)體熒光團(tuán)（OSFs）憑借"無(wú)金屬、結(jié)構(gòu)可精準(zhǔn)調(diào)控、低長(zhǎng)期毒性"的特性，成為最具潛力的下一代材料。

二、OSFs：NIR-II成像的"明日之星"

OSFs由純有機(jī)π共軛體系構(gòu)成，可通過(guò)分子工程靈活調(diào)節(jié)發(fā)射波長(zhǎng)、生物相容性和代謝途徑：

- 戴團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的小分子CH1055，能通過(guò)腎臟快速清除，實(shí)現(xiàn)淋巴網(wǎng)絡(luò)和腫瘤的實(shí)時(shí)可視化；

- 2019年，田團(tuán)隊(duì)利用FDA批準(zhǔn)的吲哚菁綠（ICG），通過(guò)NIR-II術(shù)中成像指導(dǎo)腫瘤精準(zhǔn)切除，邁出臨床轉(zhuǎn)化關(guān)鍵一步。

但當(dāng)前OSFs多依賴NIR-I光激發(fā)，而NIR-II光激發(fā)的OSFs才是"最終目標(biāo)"：NIR-II光穿透更深、副作用更小，且皮膚最大允許照射量（1064 nm處1.0 W cm?2）是NIR-I（808 nm處0.33 W cm?2）的3倍，能最大限度減少光子損失，提升成像清晰度！

三、四大設(shè)計(jì)策略+七大核心結(jié)構(gòu)，破解開(kāi)發(fā)難題

綜述首次系統(tǒng)提出NIR-II可激發(fā)OSFs的設(shè)計(jì)框架，核心包括四大策略：

1. 調(diào)控分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（ICT）：通過(guò)延伸共軛骨架、替換硫?qū)僭?、?yōu)化供體/受體等增強(qiáng)吸收與發(fā)射；

2. 操縱分子空間構(gòu)型：平面化、扭曲或空間位阻工程，精準(zhǔn)調(diào)節(jié)光物理性質(zhì)；

3. J聚集體策略：利用超分子相互作用實(shí)現(xiàn)紅移，增強(qiáng)穩(wěn)定性；

4. 熒光團(tuán)-蛋白質(zhì)共組裝：通過(guò)復(fù)合物設(shè)計(jì)放大熒光信號(hào)。

同時(shí)，綜述聚焦7類代表性結(jié)構(gòu)單元——苯并雙噻唑（BBT）、噻二唑苯并三唑（TBZ）、花菁染料等，詳解其在腫瘤邊界識(shí)別、血管動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。例如：

- 張團(tuán)隊(duì)2020年開(kāi)發(fā)的LZ-1105探針，可在1000 nm以上吸收/發(fā)射，實(shí)現(xiàn)高分辨率血管實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

- 范團(tuán)隊(duì)的D-A-D型OSFs，通過(guò)NIR-II激發(fā)放大熒光，精準(zhǔn)描繪體內(nèi)腫瘤邊界。

四、從實(shí)驗(yàn)室到臨床，應(yīng)用前景廣闊

這些定制化OSFs已在多項(xiàng)生物醫(yī)學(xué)場(chǎng)景中展現(xiàn)潛力：

? 深層腫瘤成像：精準(zhǔn)區(qū)分腫瘤與正常組織，助力術(shù)中切除；

? 腦血管與血管網(wǎng)絡(luò)成像：清晰可視化腦部血管和全身血管動(dòng)態(tài)；

? 光熱治療：結(jié)合成像與治療，實(shí)現(xiàn)"診療一體化"。

五、總結(jié)與展望

該綜述為NIR-II OSFs的設(shè)計(jì)提供了"從結(jié)構(gòu)到應(yīng)用"的完整框架，填補(bǔ)了雙NIR-II響應(yīng)熒光團(tuán)分子工程的知識(shí)空白。未來(lái)，隨著設(shè)計(jì)策略的完善和臨床轉(zhuǎn)化的推進(jìn)，NIR-II OSFs有望讓深組織成像從"模糊觀察"邁向"精準(zhǔn)解析"，為疾病診斷和治療開(kāi)辟全新路徑！

關(guān)注上海數(shù)聯(lián)生物，持續(xù)追蹤生物成像技術(shù)前沿！