一氧化氮(NO)具有促腫瘤和抗腫瘤的雙重作用。因此漏隐，實(shí)時(shí)體內(nèi)成像和腫瘤NO動(dòng)力學(xué)的量化對(duì)于理解NO在病理生理中所起的沖突作用至關(guān)重要彭雾。然而，目前的分子探針無法提供深層組織的高分辨率成像锁保。我們?cè)O(shè)計(jì)了一種最大吸收超過1000 nm的光聲探針薯酝，用于體內(nèi)腫瘤NO動(dòng)力學(xué)的高空間定量成像半沽。該探針具有顯著的靈敏度、選擇性比率響應(yīng)行為和良好的腫瘤靶向能力吴菠，有助于在微分辨率水平上對(duì)腫瘤進(jìn)展過程中的NO進(jìn)行比率成像者填。利用該顯像劑，成功地定量了NO在腫瘤做葵、肝臟和腎臟中的動(dòng)態(tài)變化占哟，確定了NO的基本濃度閾值約為80 nmol/cm3，這在NO在腫瘤中的“雙刃劍”功能中起著至關(guān)重要的作用酿矢。此外榨乎，我們揭示了腫瘤中NO濃度與肝臟中NO濃度之間的反比關(guān)系，為腫瘤與肝臟之間可能的NO介導(dǎo)的通訊提供了初步的見解瘫筐。

酶激活近紅外(NIR)熒光探針和光敏劑(PS)已成為分子成像和光動(dòng)力治療(PDT)的有前途的工具蜜暑。然而，在生物體中策肝，酶激活后在感興趣的位點(diǎn)或附近選擇性保留甚至富集這些試劑仍然是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)肛捍。我們整合了非共價(jià)和共價(jià)保留方法，引入了一種新的多效應(yīng)策略, 一種酶刺激導(dǎo)致三種類型的效應(yīng), 用于設(shè)計(jì)酶激活的近紅外探針或PS之众。利用這種策略拙毫，我們構(gòu)建了一個(gè)堿性磷酸酶(ALP)激活的近紅外熒光探針和一個(gè)近紅外PS，它們分別被ALP選擇性激活以開啟近紅外熒光或光敏能力棺禾。這些試劑在ALP過表達(dá)的腫瘤細(xì)胞中顯示出顯著的富集缀蹄，伴隨著細(xì)胞內(nèi)硫醇的大量消耗。在體內(nèi)PDT模型中對(duì)這種可激活NIR PS的研究結(jié)果表明膘婶，HeLa腫瘤完全被抑制袍患，所有被試小鼠完全康復(fù)。即使單次使用這種NIR PS也足以完全抑制小鼠的腫瘤竣付，這表明該策略在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的巨大應(yīng)用前景。

卓越的光穩(wěn)定性滞欠，最小的光毒性古胆，紅移吸收/發(fā)射波長(zhǎng)，高亮度和擴(kuò)大的斯托克斯位移是頂級(jí)有機(jī)熒光團(tuán)的基本特征筛璧，特別是對(duì)于活細(xì)胞的長(zhǎng)期超分辨率成像逸绎。本研究展示了一種通過引入9,9-二甲基-9,10-二氫吖啶(DMA)作為電子給體同時(shí)增強(qiáng)這些性能。DMA不僅可以誘導(dǎo)發(fā)射波長(zhǎng)的紅移夭谤，還可以抑制基于DMA的熒光團(tuán)的光氧化反應(yīng)棺牧，防止三重態(tài)的形成，從而大大提高光穩(wěn)定性朗儒，顯著降低光毒性颊乘。DMA基團(tuán)增強(qiáng)了熒光團(tuán)的亮度参淹，擴(kuò)大了斯托克斯位移。并成功地使細(xì)胞器和halotag標(biāo)記的膜蛋白的STED成像乏悄。

由于減少了光散射和組織自身熒光浙值，在1,000 - 3,000 nm近紅外II (NIR-II)光譜范圍內(nèi)的體內(nèi)熒光成像可以提供生物組織內(nèi)毫米深度的非侵入性成像。用抗體或其他靶向配體標(biāo)記的紅外熒光探針也可以在單細(xì)胞水平上進(jìn)行NIR-II分子成像檩小。我們介紹了基于有機(jī)合成和納米科學(xué)方法在NIR-II窗口中發(fā)射的熒光團(tuán)和探針的設(shè)計(jì)的最新進(jìn)展开呐，回顧了NIR-II寬視場(chǎng)和顯微鏡成像方式的進(jìn)展，重點(diǎn)是臨床前成像和有前途的臨床轉(zhuǎn)化案例研究规求。最后筐付，我們概述了在生物醫(yī)學(xué)研究和臨床成像中廣泛采用NIR-II成像的當(dāng)前問題和挑戰(zhàn)。

高亮度的熒光有機(jī)納米顆粒(NPs)在要求嚴(yán)格的熒光生物成像應(yīng)用中具有重要的前景阻肿。盡管在開發(fā)具有增強(qiáng)性能的新型有機(jī)染料方面已經(jīng)投入了巨大的努力瓦戚，但提高傳統(tǒng)熒光團(tuán)的亮度仍然是需要克服的最大挑戰(zhàn)之一。我們提出了一種超分子策略冕茅，用于在水介質(zhì)中構(gòu)建超亮熒光納米顆粒(稱為“超熒光團(tuán)”)伤极。我們采用了一個(gè)具有疏水微域的圓柱形納米顆粒，由環(huán)狀肽-二嵌段共聚物偶聯(lián)物在水中組裝姨伤，作為超分子支架哨坪。在支架的疏水微域內(nèi)，熒光團(tuán)部分的非共價(jià)分散有效地減輕了不希望的聚集引起的猝滅和水引起的熒光猝滅乍楚，從而產(chǎn)生高亮度的熒光NPs当编。這一策略適用于廣泛的熒光團(tuán)，包括多芳烴徒溪、香豆素忿偷、硼-二吡啶、花青素臊泌、雜蒽和方酸鲤桥。所得的熒光NPs具有高熒光量子產(chǎn)率(>30%)。此外渠概，構(gòu)建了在近紅外區(qū)域發(fā)射的高性能NPs茶凳，其亮度和光穩(wěn)定性都提高了20倍。我們的超熒光團(tuán)策略提供了一種多功能和有效的方法播揪，將現(xiàn)有的熒光團(tuán)轉(zhuǎn)化為水環(huán)境中的超亮熒光NPs贮喧，用于生物成像等應(yīng)用。

有機(jī)近紅外(NIR)光閃爍熒光團(tuán)對(duì)于基于單分子定位顯微鏡(SMLM)的活細(xì)胞超分辨率成像是非常理想的猪狈。本文介紹了一種新型的發(fā)色團(tuán)PMIP箱沦，它是通過苝酰亞胺與2,2-二甲基嘧啶的融合合成的。PMIP在732 nm處具有最大發(fā)射峰雇庙，在700 ~ 1000 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有60%的高熒光量子產(chǎn)率谓形，并且在不添加任何添加劑的情況下具有出色的光閃爍性能灶伊。利用間苯二酚功能化的PMIP (PMIP- OH)，首次在生理?xiàng)l件下的活哺乳動(dòng)物細(xì)胞中證明了溶酶體的近紅外SMLM成像套耕。通過點(diǎn)擊化學(xué)使用疊氮官能化的PMIP (PMIP- N3)對(duì)代謝標(biāo)記的新生DNA進(jìn)行特異性檢測(cè)谁帕，從而使磷酸鹽緩沖鹽水中新生DNA的超分辨率成像具有9倍的空間分辨率提高。這些結(jié)果表明基于PMIP的近紅外閃爍熒光團(tuán)在SMLM的生物學(xué)應(yīng)用方面具有廣泛的應(yīng)用前景

動(dòng)脈粥樣硬化(AS)是血管斑塊的形成冯袍，導(dǎo)致嚴(yán)重的心血管疾病匈挖。目前的研究表明，AS斑塊的形成與巨噬細(xì)胞的發(fā)泡密切相關(guān)康愤。我們提出了一種“活體傳感器”儡循，通過代謝和生物正交標(biāo)記將比度NO探針嫁接到巨噬細(xì)胞中。在AS小鼠模型中征冷，這種“實(shí)時(shí)傳感器”可以特異性靶向直徑僅為幾十微米的AS斑塊择膝，并在兩個(gè)病變階段顯示內(nèi)源性NO。來自探針的比率信號(hào)證實(shí)了NO在AS過程中的參與检激，并表明內(nèi)源性NO的產(chǎn)生隨著病變的進(jìn)展而顯著增加肴捉。我們提出的這種“實(shí)時(shí)傳感器”提供了一種天然和智能的策略，可以在體內(nèi)水平上靶向并傳遞小分子探針到AS斑塊叔收，這可以作為檢測(cè)AS反應(yīng)性分子或微環(huán)境因素的通用平臺(tái)齿穗。

自下而上的分子科學(xué)研究范式極大地推動(dòng)了材料科學(xué)的發(fā)展。一些有機(jī)分子在聚集時(shí)可以表現(xiàn)出明顯不同的性質(zhì)饺律。本文以獨(dú)特的閉環(huán)態(tài)羅丹明基聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)為模型化合物窃页，從自上而下的角度深入研究了其發(fā)光特性及其機(jī)制。閉環(huán)態(tài)羅丹明AIE在高粘度或低溫條件下沒有表現(xiàn)出預(yù)期的熒光發(fā)射复濒，但是脖卖，聚集時(shí)分子構(gòu)象的改變誘導(dǎo)了分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移發(fā)射，對(duì)閉環(huán)態(tài)羅丹明衍生物的AIE起了重要作用巧颈。

開發(fā)I型光敏劑為解決傳統(tǒng)II型光動(dòng)力治療(PDT)固有耗氧和腫瘤微環(huán)境缺氧所導(dǎo)致的光動(dòng)力治療(PDT)療效不足提供了一條有效的途徑畦木。探索I型PS面臨的挑戰(zhàn)是促進(jìn)光敏分子將氧或H2O轉(zhuǎn)化為活性氧(ROS)的電子轉(zhuǎn)移能力。我們提出了一種電子受體觸發(fā)的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移(a- PET)策略砸泛，通過非富勒烯支架光敏劑和苝二亞胺的兩個(gè)有機(jī)半導(dǎo)體分子的結(jié)合十籍，促進(jìn)電子空穴對(duì)的分離，顯著促進(jìn)I型PDT途徑產(chǎn)生大量的ROS晾嘶，誘導(dǎo)3.5倍和2.5倍的羥基(OH.)和超氧化物(O2-.)的產(chǎn)生。通過理論計(jì)算和超快飛秒瞬態(tài)吸收(fs-TA)光譜分析揭示了光輻射后分子間的電子轉(zhuǎn)移和分子內(nèi)的電荷分離產(chǎn)生了促進(jìn)I型PDT過程的自由基離子對(duì)娶吞。通過光聲成像和近紅外II區(qū)熒光成像垒迂，該制備的納米平臺(tái)在缺氧條件下表現(xiàn)出優(yōu)良的光細(xì)胞毒性，并在小鼠中表現(xiàn)出出色的抗腫瘤效果妒蛇。

基于單組分治療劑的多模態(tài)光治療平臺(tái)的構(gòu)建具有吸引力机断，但是充滿挑戰(zhàn)楷拳。聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料(AIEgens)的出現(xiàn)，特別是在第二近紅外窗口(NIR-II)發(fā)射熒光的發(fā)光材料吏奸，憑借其可調(diào)節(jié)的輻射/非輻射能量消耗途徑欢揖、更深的穿透深度和聚集性增強(qiáng)的治療效果，為癌癥治療提供了強(qiáng)有力的工具奋蔚。雖然體積較大的噻吩π橋通常用于構(gòu)建NIR-II AIEgens她混，如正烷基噻吩、3,4-乙氧基二氧噻吩和苯并[c]噻吩泊碑，但它們?cè)谥委熜袨樯系募?xì)微差異尚未得到全面的研究坤按。本文通過系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，含AIEgen BTNS的苯并[c]噻吩具有良好的NIR-II熒光發(fā)射強(qiáng)度馒过、高效的活性氧生成和較高的光熱轉(zhuǎn)換效率臭脓。最后，通過使用BT-NS納米顆粒腹忽，證明了NIR-II熒光/光聲/光熱成像引導(dǎo)下協(xié)同光動(dòng)力/光熱消除腫瘤的前所未有的性能来累。