深圳大学王东教授等:类俄罗斯方块受体工程促进的近红外二区聚集诱导发光分子的演化以实现原位乳腺癌的高效一体化光诊疗

恶性肿瘤已成为日益加剧的全球健康危机，发病率和死亡率的不断上升给全球带来了巨大的医疗和社会经济负担。近年来，一体化光诊疗技术因其能够同步整合多模态光学成像与治疗功能引起了广泛的研究热情。其中，荧光成像（FLI）、光声成像（PAI）和光热成像（PTI）模式并存，并具有协同的光动力治疗（PDT）和光热治疗（PTT）功能的光诊疗剂的开发尤受重视。此外，发光波长在近红外二区（NIR-II, 1000–1700 nm）的光诊疗剂相对于近红外一区（NIR-I, 700–900 nm）和可见光（400–700 nm）的诊疗剂可获得更深的组织穿透力和更高的成像时空分辨率。然而，受制于能隙定律、聚集导致猝灭（ACQ）效应和复杂的激发态能量耗散途径调节等桎梏，性能优异的一体化光诊疗剂的开发仍任重而道远。具有聚集诱导发光（aggregation-induced emission, AIE）特性的发光材料可以很好的解决传统ACQ材料在生理环境中成像能力变弱的缺陷，而且，AIE材料还表现出显著的聚集增强诊疗（AET）特征。经过近些年的发展，AIE特性的NIR-II光诊疗剂已获得长足的发展，然而，它们的分子构筑模式仍局限于对经典给体、受体和π-桥的修饰，极大地限制了结构的多样化和性能的进一步突破。因此，同时从分子层面和聚集态行为两个维度调控AIE特性的NIR-II光诊疗剂的性能对拓展材料广度和肿瘤的高效一体化诊疗具有重要的研究意义。

近日，深圳大学王东教授团队报道了一类以氮杂并苯（NHAs）结构为模板的类俄罗斯方块受体工程的NIR-II聚集诱导发光分子FRx（其中，x为氮杂并苯的并环个数，且x = 3-8，图1）。通过系统地将NHAs的π共轭骨架从三个延长至八个，结合光学测试和理论计算结果，细致阐明了分子态和聚集态光物理行为的结构-性能关系，以实现用于诊疗优化的最佳能量分配路径。值得注意的是，NHAs受体结构的长度不仅可以精细调节单分子态下的吸收/发射特性，而且在聚集态中，具有最长NHAs结构的FR8分子被证明能形成Davydov分裂聚集体，展现出两个明显的吸收峰，分别位于722和773 nm，以及612 nm的肩峰，在荧光光谱中，出现925和1000 nm的两个强发射峰，这种典型的V型聚集行为使FR8聚集体具有增强的光物理特性（图2），即商业激光808 nm吸光系数显著增强至1.24 × 10⁴ mol L⁻¹ cm⁻¹、发光亮度提升至83.4 M⁻¹ cm⁻¹、并同时有优异的光热和活性氧（ROS）生成能力。FR8纳米粒子的优越性能使其在NIR-II荧光-光声-光热三模态成像引导的光动力-光热协同治疗小鼠原位乳腺癌中表现出卓越性能。该工作为通过操控受体共轭长度精细调节光诊疗特性提供了一个范例，并有望激发更多优异性能的一体化光诊疗剂的开发，为临床试验提供分子设计范式和理论基础。

图1. 类俄罗斯方块受体工程构筑的一体化光诊疗剂结构、性能和应用示意图。

图2. 类俄罗斯方块受体工程构筑的一体化光诊疗剂的光物理性能。(A)所研究分子的AIE曲线; (B)光致发光-激发图; (C) FR8纳米粒子的DLS粒径分布图; (D)所研究纳米粒子在水相中的吸收光谱; (E)纳米粒子的亮度汇总; (F)总活性氧生成能力; (G)羟基自由基分型; (H) FR8纳米粒子的光热转换效率及(I)光热稳定性。

该成果以“Tetris-like acceptor engineering: evolution of NIR-II aggregation-induced emission luminogens for one-for-all phototheranostics of orthotopic breast cancer”为题，最近在线发表于Science China Chemistry上（doi: 10.1007/s11426-025-3257-5），并被选为第3期封面文章。深圳大学副研究员游财发博士、博士后向硕和博士后朱珺为论文的共同第一作者，通讯作者为深圳大学王东教授。详见：Caifa You, Shuo Xiang, Jun Zhu, Yong Tian, Lei Wang, Ben Zhong Tang, Dong Wang. Sci. China Chem., 2026, DOI: 10.1007/s11426-025-3257-5.

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王东，深圳大学特聘教授。获得国家优秀青年、国家重点研发计划（青年科学家）、广东省杰出青年等基金项目。现任深圳大学AIE研究中心主任（执行），中国化学会分子聚集发光专业委员会委员，Wiley旗下Luminescence期刊主编以及Aggregate等多个期刊（青年）编委。以通讯作者在Nat. Nanotechnol.、Nat. Protoc.、Nat. Rev. Bioeng.、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Angew Chem. Int. Ed.、Matter等期刊上发表多篇论文，其中25篇论文入选“ESI高被引论文”，H指数为70。申请专利40余项，授权25项。

课题组网站：https://www.x-mol.com/groups/tang_bz_szu

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