大家好，今天為大家介紹一篇來(lái)自復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系SMILe課題組 （https://www.funmi2.org/）發(fā)表在Nano Letters上的文章-自發(fā)閃爍的方酸菁熒光探針用于活細(xì)胞超分辨成像姨俩，“ Squaraine Dyes Exhibit Spontaneous Fluorescence Blinking That Enables Live-Cell Nanoscopy”蘸拔。 超分辨成像技術(shù)突破了傳統(tǒng)的光學(xué)衍射極限师郑。基于單分子定位顯微成像是超分辨成像技術(shù)中的一類调窍。利用單個(gè)分子的隨機(jī)光閃爍特性呕乎，通過提取每個(gè)圖像中單分子的位置信息，將數(shù)千幅圖像重構(gòu)成一幅超分辨圖像陨晶，從而成為研究細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的有力工具〉坭担基于單分子定位超分辨成像需要能夠閃爍的熒光分子先誉，從而實(shí)現(xiàn)在特定激光激發(fā)下熒光分子只有小部分處于熒光態(tài)。通常要實(shí)現(xiàn)這一過程的烁，需要利用高功率的紫外光進(jìn)行活化褐耳，或者添加大量的生物親核試劑硫醇，同時(shí)結(jié)合高功率激光照射渴庆。

近幾十年來(lái)铃芦，隨著合成方法、功能材料襟雷、測(cè)量技術(shù)和計(jì)算模擬的發(fā)展刃滓，光物理和光化學(xué)的前沿不斷向前發(fā)展，其研究范圍已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了光的領(lǐng)域耸弄。各種形式的激勵(lì)咧虎，如機(jī)械力，電和熱已經(jīng)被探索计呈，非輻射失活途徑也被操縱和開發(fā)用于廣泛的應(yīng)用砰诵。此外，光物理和光化學(xué)的研究理念已經(jīng)從分子水平顯著擴(kuò)展到聚集體水平捌显，這有望構(gòu)成光物理和光化學(xué)的綜合圖景茁彭。聚集體的光物理和光化學(xué)的研究最初是受到對(duì)孤立態(tài)和聚集態(tài)之間的反向發(fā)光行為的觀察的啟發(fā)，以眾所周知的聚集引起猝滅(ACQ)和聚集誘導(dǎo)發(fā)射(AIE)現(xiàn)象為代表扶歪。隨著AIE的蓬勃發(fā)展理肺，集成化的科學(xué)與工程學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生。它們?cè)诶斫夂筒倏v聚集體結(jié)構(gòu)以及領(lǐng)先的光物理和光化學(xué)性質(zhì)方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用击罪，為先進(jìn)功能材料的發(fā)展創(chuàng)造了大量機(jī)會(huì)哲嘲。

基于BODIPY的NIR-II發(fā)射器越來(lái)越多的應(yīng)用于血管和深部組織的熒光成像，為手術(shù)切除和解碼動(dòng)態(tài)生物信息提供可靠的指導(dǎo)媳禁。這包括觀察肺損傷小鼠的呼吸頻率和監(jiān)測(cè)側(cè)支循環(huán)過程眠副，這兩個(gè)方面都是理解動(dòng)態(tài)生物信息學(xué)的關(guān)鍵。2021年竣稽，Zhang及其同事通過引入富電子的三苯胺和噻吩單元囱怕，形成DA-D分子霍弹，開發(fā)了具有聚集誘導(dǎo)發(fā)射(AIE)特性的高亮度、穩(wěn)定的j聚集二體二體THPP(圖5A)娃弓。定制的j聚集THPP在水溶液中表現(xiàn)出變色典格，吸收/發(fā)射峰擴(kuò)展到970/1010 nm(圖5B)。重要的是台丛，與同類相比耍缴，j聚集的熒光團(tuán)具有顯著增強(qiáng)的摩爾消光系數(shù)和55倍的改進(jìn)的QY。此外挽霉，由于其大的共軛剛性平面支架防嗡，THPP表現(xiàn)出出色的化學(xué)和光學(xué)穩(wěn)定性。憑借其可靠的穩(wěn)定性和明亮的NIR-II熒光侠坎，THPP可以繪制腦血管和血管(圖5C)蚁趁。此外，強(qiáng)效熒光團(tuán)在高分辨率下動(dòng)態(tài)定位小鼠深層內(nèi)臟器官(脊柱实胸、腎臟他嫡、肺和心臟)(圖5D、E)庐完。利用THPP監(jiān)測(cè)急性肺損傷小鼠的呼吸頻率并繪制側(cè)枝循環(huán)過程也得以實(shí)現(xiàn)(圖5F-I)钢属。這些結(jié)果突出了j聚集二體體在解碼動(dòng)態(tài)生物信息學(xué)方面的巨大潛力

第二近紅外窗口(NIR-II, 1000-1700 nm)的熒光成像在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中引起了極大的關(guān)注，具有超低光子散射和增加組織穿透等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)门躯。BODIPY具有分子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)可控署咽、熒光量子產(chǎn)率突出、摩爾吸收系數(shù)高生音、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)宁否，在生物治療領(lǐng)域得到了全面的研究和廣泛的探索。本文全面總結(jié)為先進(jìn)生物光療的NIR-II BODIPY熒光團(tuán)的開發(fā)和設(shè)計(jì)策略的進(jìn)展缀遍。首先慕匠，本文闡述了電子規(guī)劃策略、共軛主鏈擴(kuò)展策略域醇、J聚集策略和可激活熒光團(tuán)的建立策略台谊，這些策略增強(qiáng)了BODIPY骨架的NIR-II熒光。隨后譬挚，基于NIR-II熒光BODIPY的生物應(yīng)用納米平臺(tái)的發(fā)展被復(fù)雜地闡述锅铅。這項(xiàng)工作概述了改進(jìn)NIR-II BODIPY以滿足不斷變化的臨床需求的未來(lái)努力和方向。

超分子工程在功能材料的設(shè)計(jì)中特別有吸引力减宣，而由非共價(jià)相互作用產(chǎn)生的聚集體提供了有趣的特征盐须。構(gòu)建J-aggregation平臺(tái)仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。我們報(bào)道了具有供體-受體-供體(D-A-D)結(jié)構(gòu)的3,5-二噻吩基Aza-BODIPYs作為第一電荷轉(zhuǎn)移(CT)耦合J聚集BODIPY型平臺(tái)漆腌。一個(gè)分子中的核心受體部分與鄰近分子中的供體單元相互作用贼邓，產(chǎn)生滑動(dòng)堆疊的堆積基序阶冈，導(dǎo)致CT耦合的J聚集，其紅移波長(zhǎng)高達(dá)886 nm塑径，吸收尾超過1100 nm女坑。J聚集體表現(xiàn)出明顯的光聲信號(hào)和高達(dá)66%的光熱轉(zhuǎn)換效率。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明统舀，J -聚集體具有用于腫瘤光熱消融和光聲成像的潛力匆骗。本研究不僅證明了Aza-BODIPY與D-A-D是一種新型的CT偶聯(lián)的近紅外光療材料J聚集平臺(tái)。

光聲成像(PAI)引導(dǎo)的第二近紅外(NIR-II, 1000-1700 nm)窗口光熱治療(PTT)作為一種有前景的癌癥治療平臺(tái)而備受關(guān)注誉简。本文報(bào)道Pi-extended卟啉與一個(gè)或兩個(gè)納米石墨烯單元(NGP-1和NGP-2)融合可以作為一類新NIR響應(yīng)有機(jī)試劑绰筛，在NIR-I和NIR-II窗口分別顯示出≈1000和≈1400 nm的吸收。NGP-1和NGP-2通過封裝成自組裝納米顆粒(NPs)分散在水中描融，在808 nm和1064 nm激光照射下，光熱轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到60%和69%衡蚂。此外窿克，NIR-II活性NGP-2-NPs表現(xiàn)出良好的光聲響應(yīng)，以及高光穩(wěn)定性和生物相容性毛甲，可在體內(nèi)實(shí)現(xiàn)PAI和高效的NIR-II PTT年叮。

羅丹明染料是開發(fā)各種熒光探針的優(yōu)良支架。羅丹明的一個(gè)關(guān)鍵性質(zhì)是它們?cè)跓o(wú)色內(nèi)酯和熒光兩性離子之間的平衡玻募。調(diào)節(jié)內(nèi)酯-兩性離子平衡常數(shù)(KL-Z)可以優(yōu)化染料的性能只损，用于特定的生物應(yīng)用。我們使用已知的和新穎的有機(jī)化學(xué)來(lái)制備羅丹明染料的綜合收集七咧，以闡明控制KL-Z的結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系跃惫。提供電子的輔助色素與含氟的懸垂苯環(huán)串聯(lián)工作，產(chǎn)生明亮的紅移熒光團(tuán)艾栋，用于活細(xì)胞單粒子跟蹤(SPT)和多色成像爆存。N-芳基auxochrome與氟化結(jié)合產(chǎn)生紅移F?rster共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)猝滅染料，用于創(chuàng)建一種新的半合成指示劑蝗砾，用于使用熒光壽命成像顯微鏡(FLIM)檢測(cè)cAMP先较。這項(xiàng)工作擴(kuò)展了羅丹明合成的合成方法，為先進(jìn)的熒光成像實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了新的試劑悼粮，并描述了將指導(dǎo)未來(lái)探針設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系闲勺。

同時(shí)加速輻射和受限非輻射衰變對(duì)于在近紅外第二波長(zhǎng)窗(NIR-II)構(gòu)建高發(fā)光效率的熒光團(tuán)具有重要意義。本文提出了π-擴(kuò)展和氘化的雙重策略扣猫，有效地改善了這一棘手問題菜循。通過擴(kuò)展芳香族基團(tuán)的π共軛作用，并在AIEgen中引入同位素效應(yīng)申尤，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)的振子強(qiáng)度债朵，抑制了激發(fā)態(tài)的形變和高頻振蕩子眶。在這種情況下，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)更快的輻射衰減和受限的非輻射衰減序芦。AIEgen在分子狀態(tài)下的優(yōu)異發(fā)射特性可以被聚集體很好地保持臭杰。相應(yīng)的NIR-II發(fā)射aiegen納米顆粒同時(shí)具有高亮度，大Stokes位移和優(yōu)越的光穩(wěn)定性谚中，可用于圖像引導(dǎo)的癌癥和前哨淋巴結(jié)(SLN)手術(shù)渴杆。本研究為提高NIR-II熒光團(tuán)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)光效率提供了一個(gè)新的方法。

長(zhǎng)波長(zhǎng)宪塔、近紅外小分子染料在生物光子學(xué)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值磁奖。傳統(tǒng)上，它們依賴于擴(kuò)展的芳香結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)紅移某筐，這是以犧牲應(yīng)用性能為代價(jià)的如光穩(wěn)定性比搭、細(xì)胞滲透性和功能性。本文報(bào)道了一種基態(tài)反芳香性策略南誊，展示了14種陽(yáng)離子氨基芴染料的簡(jiǎn)潔合成身诺，這些染料具有微小的結(jié)構(gòu)，光譜范圍為700-1600 nm抄囚。氨基芴染料具有細(xì)胞滲透性霉赡，可通過簡(jiǎn)單的羧基化實(shí)現(xiàn)快速腎臟清除。我們開發(fā)了一個(gè)緊湊的分子傳感平臺(tái)幔托，用于體內(nèi)細(xì)胞內(nèi)傳感穴亏，并展示了這些染料在多光譜熒光和光聲成像中的廣泛應(yīng)用。在電子激發(fā)下的芳香性反轉(zhuǎn)重挑，不僅減少了能量帶隙嗓化，而且引起了強(qiáng)的振動(dòng)耦合，從而產(chǎn)生了超快的激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)和無(wú)與倫比的光穩(wěn)定性谬哀。

近紅外二區(qū)(NIR-II)治療由于增強(qiáng)的組織穿透性和更高的最大允許曝光量蟆湖，為精確疾病光治療提供了新的機(jī)會(huì)。缺乏有效的NIR-II吸收和不可控的激發(fā)態(tài)能量衰減途徑的傳統(tǒng)方案往往導(dǎo)致治療效果不足玻粪。本文報(bào)道了一種基于azulenyl squaraine衍生物的光治療納米劑(PS-1 NPs)隅津，具有以1092 nm為中心的強(qiáng)NIR-II吸收帶，使幾乎所有吸收的激發(fā)能通過非輻射衰變途徑消散劲室，從而實(shí)現(xiàn)了高光熱轉(zhuǎn)換效率(90.98%)和光聲響應(yīng)伦仍。體外和體內(nèi)光聲/光熱治療結(jié)果均表明PS-1 NPs具有增強(qiáng)的深部組織腫瘤治療性能。即使在5 mm深部腫瘤模型中很洋，PS-1 NPs在光聲成像引導(dǎo)下的光熱治療中也表現(xiàn)出令人滿意的抗腫瘤效果充蓝。對(duì)于人類拔牙根管感染模型，PS-1 NPs與0.5% NaClO溶液的光熱效應(yīng)協(xié)同效果與臨床金標(biāo)準(zhǔn)沖洗劑5.25% NaClO的治療效果相當(dāng)，為NIR-II治療藥物在口腔醫(yī)學(xué)中的擴(kuò)展開辟了可能性谓苟。