内容提要
本文首次报道通过多受体工程策略制备的 NIR-II 发射共轭低聚物可实现抗猝灭性能。我们开发了一种一锅反应，合成了具有供体-受体-供体（D-A-D）结构的多受体共轭低聚物（SU-1、SU-2 和 SU-5），并探究了这些低聚物在聚集态下的抗猝灭特性。由于其良好的抗猝灭性能，制备了具有五重受体的水分散性 SU-5 纳米粒子（NPs），并证明了其在 808nm 光激发下，具有高效的 NIR-II 发射、光热转换和光动力效应。SU-5 NPs 在 NIR-IIb 窗口成功实现了高分辨率的全身和局部血管造影。体内光热诊疗实验表明，SU-5 NPs 在 NIR-II 成像引导下，能高效消融肿瘤且无复发，生物安全性高。
本研究通过分子工程开发了一种一锅法 Stille 偶联反应来合成多受体共轭低聚物（SU - n，n = 1,2 ）。在 SU - n 中，三苯胺和苯并 [1,2 - c;4,5 - c'] 双 [1,2,5] 噻二唑（BBT）分别作为供体 D 和受体 A 片段，中间以 π 桥噻吩相连。当溶解在四氢呋喃（THF）中时，SU - 1、SU - 2 和 SU - 5 的最大吸收峰分别位于 900、840 和 794 nm 处，这些典型的近红外吸收峰是由供体和受体之间的分子内电子转移（ICT）产生的。用 808 nm 激光照射时，三种分子均在 900 nm 至 1500 nm 范围内表现出明亮的近红外二区荧光发射。电子自旋共振（ESR）光谱揭示了三种分子的自由基特征。研究了在含有不同水分含量的 THF 中这些 SU - n 聚集过程中荧光发射的变化。随着水含量的增加，所有 SU - n 样品都表现出聚集诱导猝灭效应，在 THF / 水混合物中高水含量时尤为明显。然而，在这些 SU - n 样品中，SU - 5 具有相对较好的抗猝灭能力。值得注意的是，在水含量为 95% 时，SU - 5 的荧光发射分别比 SU - 1 和 SU - 2 增加了近 150 倍和 2 倍。SU - 5 良好的抗猝灭性能可能源于其分子骨架中 BBT 与 BBT 之间的大扭转角，这在聚集状态下适当阻止了分子间的堆积。这些结果表明，SU - 5 具有良好的抗猝灭近红外二区性能。
为了探究 SU-5 在生物领域的潜在应用，通过经典的纳米沉淀法，利用两亲性嵌段聚合物 1,2 - 二硬脂酰基 - sn - 甘油 - 3 - 磷酸乙醇胺 - N-[甲氧基（聚乙二醇）-2000]（DSPE-PEG2000 ）进行自组装，制备了水分散性纳米颗粒（NPs）。根据动态光散射法测量，SU-5 NPs 的水合粒径为 74.3nm，多分散指数（PDI）为 0.26。通过透射电子显微镜（TEM）进一步确认了 SU-5 NPs 的形态和尺寸，结果显示 SU-5 NPs 呈球形，粒径约为 60nm。SU-5 NPs 的 ζ 电位为 - 44.8mV，即使在储存 14 天后仍具有良好的稳定性。随后对 SU-5 NPs 的吸收光谱和发射光谱进行了表征。SU-5 NPs 的最大吸收峰位于 794nm 处，在 808nm 处的吸光度为最大峰值的 99%。当用 808nm 激光激发时，SU-5 NPs 在 1116nm 处出现最大荧光峰，且荧光拖尾超过 1500nm。SU-5 NPs 呈现出明亮且浓度依赖性的近红外二区（NIR-II）荧光发射。以 IR26 为标准参考，SU-5 NPs 的 NIR-II 荧光量子产率为 0.045%。在 808nm 激光（1W/cm²）照射 60 分钟内，SU-5 NPs 表现出良好的光稳定性。随后通过 808nm 激光照射检测了 SU-5 NPs 水溶液的近红外响应性能。用 808nm 激光（1.0W/cm2）照射 10 分钟后，SU-5 NPs 溶液的温度迅速升高。据报道的方法计算，SU-5 NPs 的光热转换效率（PCE）为 43.0%，与先前报道的光热剂（PTAs）相当。进一步证明了其浓度依赖性和功率依赖性效应。此外，还研究了 SU-5 NPs 的光热稳定性，在 808nm、1W/cm² 的激光照射下进行 6 个循环后，ICG 的最高温度逐渐降低，光热治疗（PTT）性能在 6 个光照循环结束时下降。然而，在相同条件下 SU-5 NPs 的 PTT 效率保持不变。光照后 SU-5 NPs 的近红外吸收与未处理时几乎相。此外，通过总活性氧（ROS）传感器 2',7'- 二氯二氢荧光素二乙酸酯（DCFH-DA）进一步探究了 SU-5 NPs 产生 ROS 的能力。在 808nm 激光照射 10 分钟后，在 SU-5 NPs 存在的情况下，非荧光的 DCFH-DA 转化为绿色荧光的 DCF，荧光强度增加了 9.0 倍。作为对照，不含 SU-5 NPs 的组荧光基本保持不变。结果表明，SU-5 NPs 在 808nm 激光激发下能够产生足够的 ROS，这表明 SU-5 NPs 具有高效的光动力治疗（PDT）活性。在 808nm 激光照射下，SU-5 NPs 同时保持 NIR-II 荧光信号、PTT 效应和 PDT 效应，证明了其在生物成像和光疗方面的多功能近红外活性。
通过标准的 3-(4,5 - 二甲基噻唑 - 2 - 基)-2,5 - 二苯基四氮唑溴盐（MTT）法评估了 SU-5 NPs 的体外抗肿瘤活性，结果如图 3D 和 3E 所示。在没有激光照射的情况下，SU-5 NPs 对 4T1 肿瘤细胞和正常小鼠成纤维细胞 L929 的细胞毒性可忽略不计。然而，在 808 nm 激光（1 W/cm²）照射 10 分钟的条件下，随着 SU-5 NPs 浓度的增加，4T1 细胞的活力逐渐下降。值得注意的是，当 SU-5 NPs 剂量为 75 μg/mL 时，4T1 细胞的存活率降至 10% 以下，这证明了 SU-5 NPs 具有良好的抗肿瘤活性。为了证实上述结果，在用 SU-5 NPs 处理并进行光激发后，对细胞进一步进行活 / 死细胞染色。在磷酸盐缓冲盐水（PBS）组、PBS 加 808 nm 激光照射（PBS+L）组和 SU-5 NPs（NPs）组中，几乎所有细胞都被绿色的钙黄绿素 - AM 染色，而在 SU-5 NPs 加 808 nm 激光照射（NPs+L）组中，细胞发出碘化丙啶（PI）的红色荧光，这证明了 SU-5 NPs 对 4T1 细胞的杀伤效果。通过流式细胞术分析了 SU-5 NPs 处理后 4T1 细胞的凋亡情况。SU-5 NPs 处理并光照后，4T1 细胞出现严重的细胞凋亡，这进一步揭示了 SU-5 NPs 潜在的抗肿瘤机制。
利用 SU-5 纳米颗粒（NPs）的抗猝灭荧光特性，在 BALB/c 小鼠中进一步研究了其近红外二区（NIR-II）血管造影性能。给小鼠静脉注射 SU-5 NPs（1mg/mL，100μL），然后将其置于 NIR-II 成像系统下，以便进一步观察血管情况。注射 SU-5 NPs 后，小鼠全身血管立即呈现出明亮的 NIR-II 荧光。此外，使用 900nm 至 1500nm 的各种长通（LP）滤光片后，成功实现了全身 NIR-II 血管造影，这展示了良好的 NIR-IIb 荧光生物成像效果。而且，对使用不同 LP 滤光片后的图像进行了信号背景比（SBR）和半高宽（FWHM）的定量分析。在这些 NIR-II 图像中，1400nm LP 滤光片下的全身血管造影具有最高的 SBR，且该滤光片标记的血管 FWHM 最低，这表明在 1400nm LP 滤光片下 NIR-II 成像的分辨率更优。如先前报道，由于水在约 1450nm 处有强光吸收，散射成分产生的背景被显著抑制，因此 1400nm LP 滤光片的 SBR 比 1500nm LP 滤光片更高 。借助这种 NIR-II 技术，通过立体显微镜成像放大观察小鼠后肢的局部血管，以进行高分辨率血管造影。在 1000nm、1200nm 和 1400nm LP 滤光片下，后肢中相邻的两条血管都能清晰区分，1400nm LP 滤光片下的放大图像具有最佳 SBR，突出了 SU-5 NPs 在 1400nm LP 滤光片下卓越的高分辨率 NIR-II 血管造影能力。这些结果清楚地表明，SU-5 NPs 在 NIR-II 血管造影中，尤其是在 NIR-IIb 窗口中，表现出高性能。
我们利用近红外二区（NIR-II）荧光成像来引导 SU-5 纳米颗粒（NPs）的光热治疗（PTT）。为了对体内药物递送和肿瘤定位进行成像，当 4T1 荷瘤小鼠的肿瘤体积达到约 50mm³ 时，给它们静脉注射 SU-5 NPs（浓度为 1mg/mL，剂量 100μL），然后在注射后的不同时间点进行实时 NIR-II 成像。肿瘤的 NIR-II 荧光强度随着注射时间的增加而持续上升，在注射 24 小时后达到稳定状态。肿瘤部位明显的 NIR-II 荧光表明 SU-5 NPs 具有很强的肿瘤靶向性和滞留能力。此外，注射后 24 小时被选定为进一步进行 PTT 的最佳时间点。随后，在 4T1 荷瘤裸鼠中研究了 SU-5 NPs 的体内 PTT 性能。当实体瘤体积达到约 50mm³ 时，将 16 只小鼠随机分为 4 组：PBS 组、808nm 激光照射的 PBS 组（PBS + L）、SU-5 NPs 组（NPs）以及 808nm 激光照射的 SU-5 NPs 组（NPs + L）。在治疗时，通过静脉注射给小鼠注入 100μL PBS 或浓度为 1mg/mL 的 SU-5 NPs。对于 PBS + L 组和 NPs + L 组，在注射 24 小时后，用功率为 1W/cm² 的 808nm 激光对肿瘤部位照射 10 分钟。在照射过程中，使用红外热成像仪记录肿瘤的温度变化。PBS 组、PBS + L 组和 NPs 组的肿瘤在接受 808nm 激光照射 10 分钟后，温度仅有轻微变化。相比之下，NPs + L 组的肿瘤部位温度迅速上升，808nm 激光照射 6 分钟后，温度达到相对较高的 55°C，这表明 SU-5 NPs 在体内能够实现良好的光热治疗效果。对肿瘤体积的监测显示，NPs + L 组几乎完全抑制了肿瘤生长，而其他三组在 18 天的治疗期内肿瘤生长趋势相似。值得注意的是，经 SU-5 NPs 治疗后，没有明显的残留肿瘤或复发情况。
总结
我们开发了具有抗猝灭性能的多受体共轭低聚物，从而实现了高效的近红外二区 b（NIR-IIb）成像和光热诊疗。通过多受体工程，采用一锅反应法合成了多受体共轭低聚物，结果表明具有五重受体的 SU-5 在近红外二区发射中具有良好的抗猝灭性能。封装成纳米颗粒（NPs）后，SU-5 NPs 可同时展现明亮的近红外二区发射以及光热治疗（PTT）和光动力治疗（PDT）的双重疗效。凭借这些优势，SU-5 NPs 即使在发射波长超过 1500nm 的情况下，也能实现高分辨率的近红外二区全身和局部血管造影。此外，体内实验证明，SU-5 NPs 是用于近红外二区 b 成像和在 808nm 激光照射下进行癌症光消融的高性能光热诊疗剂的理想候选材料。
参考文献
Quintuple-acceptor engineering of anti-quenching conjugatedoligomers for highly efficient NIR-IIb imaging and phototheranostics， Yuliang Yang , Jingyi Zhang , Yu Wang , Huan Chen , Yijian Gao ,Xiliang Li , Yingpeng Wan , Qi Zhao , Ning Li , Shengliang Li，CCL，https://doi.org/10.1016/j.cclet.2025.110834
