内容提要
在NIR-II 发射的有机染料中，二吡咯甲烷硼(BODIPY)已成为值得关注的候选染料。BODIPY具有分子结构和光学性质可控、荧光量子产率突出、摩尔吸收系数高、化学稳定性好等特点，在生物治疗领域得到了全面的研究和广泛的探索。本工作旨在全面总结为先进生物光疗量身定制的NIR-II BODIPY荧光团的开发和设计策略的进展。首先，本文阐述了几种具有代表性的可控策略，包括电子规划策略、共轭主链扩展略、j聚集策略和可激活荧光团的建立策略，这些策略增强了BODIPY骨架的NIR-II荧光。随后，基于NIR-II荧光BODIPY的生物应用纳米平台的发展被复杂地阐述。
提高NIR-II荧光发射波长和亮度的策略
BODIPY的光学特性主要受其框架内富电子和吸电子取代基的影响，改变了中心结构广泛的电子离域。传统的BODIPY框架，其特点是bf2螯合物抑制C-N吡咯桥接键的旋转，具有优异的结构稳定性，从而促进荧光发射。BODIPY结构提供了8个共价修饰位点，包括硼原子、中介碳和吡咯环碳，为BODIPY分子结构的结构功能化和扩展提供了机会。本节讨论增强BODIPY NIR-II荧光强度的策略，相应的光物理性质见表。
电子编程策略
商业叠氮-二吡咯甲基二氟化硼(azaBODIPY)荧光团以其优异的光物理性能而闻名，已被探索用于光电器件和生物实践的各种应用。利用aza-BODIPY中心强有力的缺电子性质，与富电子单位的结合形成了一个更大的供体(D)-受体(a)型离域骨架，导致吸收和发射的变色。在我们的努力下，通过在za- BODIPY的3,5位上加入强富电子基团(4-julolidinyl, 1-乙基-1,2,3,4四氢喹啉基和4-(N,N-二甲氨基)苯基)，开发了一系列基于BODIPY的NIR-II荧光团，即NJ1060, NJ1030和NJ960，分别在1060 nm, 1030 nm和960 nm处产生发射峰。此外，在aza-BODIPY的1,2位上引入富电子的4-异构单元，由于分子内电荷转移(ICT)相互作用强，也产生了明显的NIR-II荧光发射。随后的生物学实验强调了这些长波aza-BODIPY荧光团在活体小鼠中的深穿透和高分辨率NIR-II成像能力。
对新型NIR-II BODIPY的追求仍在继续。2021年，Jiang等人利用给电子基团4-(二甲氨基)苯甲醛增强了偶联框架并放大了基于bodip的光敏剂(BDP-I-N)的发射。经两亲性聚合物非共价包封后，得到的NIR-II荧光团表现出良好的生物相容性，单线态氧QY为73%，出色的水溶性，发射波长超过1200 nm，在pdt辅助的生物环境中具有潜在的应用前景。此外，在2022年，Yu和同事利用大体积的供体三苯胺与aza-BODIPY核心结合，实现了NIR-II发射的基于azaBODIPY的光治疗剂(CB1)。此外，Yan等人通过将供电子基团引入aza-BODIPY骨架中，开发出具有NIR-II发射效能的三苯胺修饰aza-BODIPY光敏剂，获得d - a型结构TAB-2I。特别是，当aza-BODIPY核心上的氢原子被重原子(Br或I原子)取代时，荧光团的发射波长发生了明显的色移，并改善了单线态产氧效应，这是由于促进了系统间交叉(ISC)过程。此外，Wang和他的合作者报道了一个家族的NIR-II吡咯吡咯基azaBODIPY荧光团用于活体动态血管可视化，其中aza-BODIPY作为电子受体，三苯胺或四苯基乙烯衍生物作为电子给体，形成D-A-D结构的NIR-II发色团(PTG和PTPE3)。总的来说，将富电子单元战略性地结合到BODIPY的吸电子核心中，为克服传统BODIPY支架短波长生物光子学的局限性提供了一种高度可行的方法。
与半导体聚合物的偶联
半导体-conjugated聚合物作为一类光稳定的荧光纳米平台，由于其巨大的-conjugated离域框架、无金属分子支架和可调谐的光学特性，在体内生物应用中得到了广泛的应用。与半导体聚合物缀合是构造带隙能量可调的BODIPY长波发射的有效方法。该方法结合了共轭聚合物、大型离域共轭骨架和可降解片段，为扩大BODIPY的应用范围提供了巨大的潜力和众多优势。例如，Xiao等人设计了一种与BODIPY (PSP)结合的明亮且可自我牺牲降解的NIR-II荧光聚合物，用于光激活化疗和光动力免疫治疗。该定制聚合物是由BODIPY单体与二酮吡咯(DPP)偶联噻吩交替共聚合成的。与传统的BODIPY结构相比，BODIPY在聚合物中广泛的共轭体系和细长的共轭主链有利于色移发射和稳定的光谱。此外，BODIPY的引入通过改变ICT性质和体系间交叉速率赋予共轭聚合物光动力学效应。从本质上讲，这项工作为设计NIR-II发射BODIPY光敏剂提供了一条新的途径。
在Xiao和同事提出基于BODIPY的NIR-II伪半导体聚合物的工程设计策略后，通过扩展原始BODIPY的共轭主链，对长波长BODIPY的研究越来越多。例如，Xiao等人开发了一种含有BODIPY片段的可生物降解的NIR-II伪共轭聚合物(PSPBODIPY)，用于促进光动力免疫治疗。BODIPY单元与DPP和噻吩骨架配对以获得NIR-II发射聚合物。
随后，引入肿瘤微环境(TME)反应性硫酮连接，赋予生物降解效力，避免长期毒性问题。Wang和Shang随后应用假半导体聚合物设计策略创建了可生物降解的NIR-II BODIPY基荧光聚合物纳米平台(PPDT)，用于先进的生物应用。综上所述，将BODIPY单元引入有机半导体聚合物中以进一步扩展其离域共轭骨架被认为是实现NIR-II多功能光疗剂的一种行之有效的策略。
j -聚集体的形成
作为增强基于BODIPY的荧光团NIR-II荧光发射的第三种策略，j聚集体的形成已被证明可以增强光谱并扩大其应用范围。j聚集以高度有序的分子滑动堆叠模式为特征，引起了光学性质的特定变化，包括色移吸收和发射波长、改进的QY、增强的摩尔消光系数和增强的光学稳定性。因此，如何调控BODIPY的分子填充结构，对于开发高性能的NIR-II荧光剂具有重要意义。本文主要总结了引入位阻基团、调节氢键相互作用、调节亲疏水相互作用、电子调节或分子激子耦合等四种BODIPY衍生物形成j聚集的策略。
通过引入位阻官能团来实现BODIPY框架的分子包装是一种有效的策略。Yan等人利用三苯胺基作为位阻单元，噻吩部分作为延伸-conjugation骨架，设计出J聚集的aza-BODIPY分子(染料2)。这导致了1039 nm的长波长发射，应用于NIR-II荧光生物成像辅助PTT。此外，Liu等人在BODIPY的中间位置偶联了一个大体积的副环烷段，实现了j聚集增强的NIR-II荧光发射。制备的PCP-BDP2在J聚集态下在1010 nm处有发射峰，而对应的PCP-BDP2在795 nm处有发射峰。更重要的是，j聚集的PCP-BDP2显示出很强的NIR-II荧光发射，荧光QY高达6.4%。
由于具有良好的荧光特性，PCP-BDP2 j -聚集体可以实现高分辨率淋巴结检测和生物成像辅助肿瘤切除手术。2021年，Zhang等人利用三苯胺基团的给电子能力强和转子体积大的特点，尝试将两个三苯胺单元与二体二聚体结合，制备出稳定明亮的NIR-II j聚集荧光团(THPP)，荧光强度增强55倍，达到1010 nm，摩尔消光系数显著增加970 nm。基于BODIPY的高性能荧光探针能够实现内脏深层可视化，在NIR-II生物成像实践中具有独特的地位。
调节氢键相互作用也可以诱导BODIPY中的j聚集行为。2022年，Yan等人通过调节分子间氢键相互作用，报道了一个NIR-II j聚集的BODIPY (Gal-OH-BDP)。两亲性的Gal-OH-BDP形成j聚集体，峰值发射波长约为1060 nm，显示出靶向肝癌细胞的效力。Gal-OH-BDP中引入的半乳糖提供了氢键来安排分子的聚集模式，促进j聚集有序滑动堆积的产生。最近，Xiong等人开发了一种吸电子芳香取代基策略，制备了明亮的NIR-II j聚集BODIPY基荧光团(NOBDP-NO2)，其中引入缺电子取代基硝基可以促进j型有序排列，并通过分子间氢键相互作用和增强的静电效应促进NIR-II荧光。由此产生的j聚集体实现了高分辨率生物成像和高级信息加密。
此外，调节BODIPY分子的亲疏水相互作用，使j聚集形成，从而获得波长更长的发色团。例如，Feng等人以疏水性紫杉醇为间隔剂，亲水性Pluronic F127为表面活性剂，开发了一种具有878 nm吸收峰和NIR-II荧光的疏水性环状融合的aza-BODIPY分子(HBP)。合成的纳米胶束在1012 nm处出现了一个色移吸收峰，NIR-II荧光亮度提高，表明j聚集的产生。随着j聚集的发展，利用电子调控或分子激子耦合来实现j聚集的NIR-II BODIPY基荧光团引起了广泛的关注。例如，Hao等人报道了一种乙烯桥接aza-BODIPY二聚体(BDP3)，通过调节分子电子分布，实现分子间激子耦合和分子内激子耦合。两亲性Pluronic F127包封BODIPY二聚体后，形成的j聚集体表现出明显的分子间激子耦合，发射/吸收峰分别在1003 nm和936 nm处发生了色移。这项工作为通过调制分子激子耦合来开发基于BODIPY的长波发射体提供了一个很好的范例。由于具有可行的结构修饰和可调的光学特性，BODIPY分子在NIR-II j聚集领域占据主导地位。尽管基于BODIPY的NIR-II j聚集荧光团蓬勃发展，但在生物条件下原位有序构建NIR-II j聚集体仍然是一个巨大的挑战。设计可激活的基于NIR-II BODIPY的j -聚集体在即将到来的临床实践中具有非凡的优势。
可活化荧光团的建立
可活化分子探针的发展是在临床和基础研究中增强生物医学实践和成像辅助手术的重要途径。特别是针对目标生物信息发出特定信号的智能活化NIR-II荧光探针，具有复杂动态生物信息学的巨大优势，具有无背景干扰和超高信噪比的巨大优势。迄今为止，越来越多的研究人员致力于开发可活化的NIR-II荧光探针，并将其用于探索生物分子介质。尽管可活化的NIR-II荧光探针需求量大、优势显著，但构建智能的NIR-II BODIPY系统用于动态实时检测生物信息仍然是一个巨大的挑战。
H2S的过表达与许多恶性肿瘤密切相关，包括结直肠癌、卵巢癌和乳腺癌。因此，为了检测结直肠癌中的H2S, Zhao及其同事设计了一种基于BODIPY的智能NIR-II荧光探针(ZX-NIR)用于结直肠癌的可视化。ZX-NIR由一个h2s敏感的BODIPY作为NIR-II发射体和一个h2s惰性的aza-BODIPY作为内参组成。该纳米探针显示H2S活化的比例荧光信号，并在900-1300 nm处显示NIR-II发射。更重要的是，利用活化和靶向特异性探针对h2s相关的结直肠癌细胞进行深层组织成像被准确识别。这种方法为基于BODIPY的智能探针的进展提供了一个创新的范例，以推进用于可视化生物过程的NIR-II成像技术。
此外，智能NIR-II fl辅助PTT系统在规避光疗固有的非特异性和毒性方面具有很大的前景。例如，Shi等人报道了一种可活化的基于BODIPY的光热剂(Nano-PT)，用于特异性NIR-II成像引导的结直肠癌PTT。Nano-PT仅在富含H2S的结直肠癌区域发射NIR-II荧光，而在正常组织中不起作用。此外，BODIPY衍生的光热剂实现了高近红外吸收，从而实现了癌症消除的高效光热转换。该报告促进了肿瘤生物标志物激活的NIR-II i - fi辅助光疗用于个性化医疗的发展。Wu和同事开发了一种基于BODIPYh的h2o2反应性发色团-药物双体(BOD-XTDHM)，用于溃疡性结肠炎的检测。NIR-II型发射BOD-XTDHM由强富电子单元含二苯胺二羟基蒽和类黄酮药物DHM通过硼酸酯键与荧光基团连接组成。由于季铵盐吡啶基具有很强的吸电子能力，引起光致电子转移(PET)效应，BOD-XTDHM几乎不发射NIR-II荧光信号。当发炎的结肠中遇到过量的H2O2时，二联体的硼酸酯键被破坏，从而释放出基于BODIPY的强NIR-II荧光团(BOD-XT)。此外，Guo及其同事设计了一种可激活的基于BODIPY的NIRII荧光探针(BC-H2O2)，具有小光谱串扰，用于对乙酰氨基酚诱导的肝损伤小鼠的生物H2O2成像。
除了单参数响应的NIR-II探针外，双病理参数刺激的NIRII荧光纳米探针的探索使动态复杂生理条件下的无背景生物成像成像成为可能。2021年，Liu等人报道了一种H2S/H+双刺激敏感的NIR-II荧光探针(WH-N3)，用于精确的肿瘤定位和成像辅助手术切除。智能非荧光WH-N3由一个对H2S敏感的叠氮化物基团和酸反应的罗丹明部分组成，其中酸可以改变离域的黄杂环-conjugation。在H2S和酸性条件下，对H2S敏感的叠氮化物基团转化为胺基，通过分子内1,6自消除反应生成供电子巯基。随后，NIR-II荧光发射进一步被点亮，由于从BODIPY核心到罗丹明段的ICT过程增强，在1020 nm处显示出明显的荧光增强。这是一个基于BODIPY框架的多病理参数激活NIR-II荧光团的有趣尝试，以实现具有超低背景干扰的高特异性生物成像。
简而言之，利用BODIPY分子结构设计可激活的NIR-II荧光探针的关键本质是在BODIPY骨架中引入缺电子单元或荧光猝灭基团。通过与缺电子段偶联来改善BODIPY结构的缺电子性，通常可以促进对分析物的反应性。这种经过验证的有效方法加深了我们对BODIPY光学特性的理解，有助于指导NIR-II探针的战略设计。
生物医学治疗学研究进展
解读动态生物信息学
基于BODIPY的NIR-II发射器越来越多的应用于血管和深部组织的荧光成像，为手术切除和解码动态生物信息提供可靠的指导。这包括观察肺损伤小鼠的呼吸频率和监测侧支循环过程，这两个方面都是理解动态生物信息学的关键。2021年，Zhang及其同事通过引入富电子的三苯胺和噻吩单元，形成DA-D分子，开发了具有聚集诱导发射(AIE)特性的高亮度、稳定的j聚集二体二体THPP。定制的j聚集THPP在水溶液中表现出变色，吸收/发射峰扩展到970/1010 nm。重要的是，与同类相比，j聚集的荧光团具有显着增强的摩尔消光系数和55倍的改进的QY。此外，由于其大的共轭刚性平面支架，THPP表现出出色的化学和光学稳定性。凭借其可靠的稳定性和明亮的NIR-II荧光，THPP可以绘制脑血管和血管。此外，强效荧光团在高分辨率下动态定位小鼠深层内脏器官(脊柱、肾脏、肺和心脏)。利用THPP监测急性肺损伤小鼠的呼吸频率并绘制侧枝循环过程也得以实现。这些结果突出了j聚集二体体在解码动态生物信息学方面的巨大潜力。
血管的动态可视化对治疗血管相关疾病具有重要意义，而治疗效果往往受到血浆药物含量、血氧浓度和剂量等问题的阻碍。因此，治疗过程中血管变化的实时绘图对于优化治疗参数具有重要意义。例如，Wang等人开发了基于NIR-II吡罗吡罗偶氮-BODIPY的荧光团(PTPE3)，用于监测治疗期间肠系膜微循环和肿瘤血管功能障碍的实时变化，包括血栓形成、出血和血管闭塞。此外，在实时治疗中，可以清晰区分血管区域内的定量血流速度变化，为精确评估血管损伤提供重要反馈。
酸性肿瘤微环境的动态可视化
为了克服这些限制，Zhang等人利用Förster共振能量转移(FRET)系统创建了比例NIR-II荧光探针(pTAS)，用于视觉监测酸性TME。在这种方法中，首先设计了具有高光学稳定性的NIR-II发射aza-BODIPY分子(NAB)，并作为FRET平台的能量供体。此外，还选择了一种具有pH响应性能的可活化NIR-II型罗丹明基多甲基染料(NRh)作为能量预受体。NRh染料在酸性条件下进行螺内酰胺环闭合转化，实现了原位肿瘤pH值的定量可视化。通过调节这两种分子的摩尔比，可以得到一系列具有不同pH转变点的NIR-II荧光探针。与传统的pH敏感荧光探针相比，这种定制的pTAS具有很高的检测灵敏度，并且可以通过两倍宽的pH探测范围精确地可视化监测pH。这种直接的fre3调节方法有可能扩展到设计其他可激活的NIR-II比例荧光探针，以实现高灵敏度的生物成像。
肾脏疾病的诊断
由于肾脏疾病的高发病率和死亡率，早期诊断至关重要。由于其良好的灵敏度和分辨率，NIR-II FLI已成为肾脏疾病早期检测的一种有吸引力的技术。然而，目前的有机肾脏清除NIR-II荧光探针存在荧光量子效率低、血液循环时间短等局限性，阻碍了肾脏疾病的靶向生物成像。
2022年，Zhang等人推出了精心设计的NIR-II发射aza-BODIPY大分子刷基荧光探针(FBP 912)，与之前开发的可肾脏清除的NIR-II荧光探针相比，NIR-II荧光亮度显著提高了10倍。FBP 912在825/912 nm处表现出明显的吸收和发射峰，亮度明显高于商用ICG。FBP 912的平均直径约为4 nm，显示出优异的肾脏清除效率，约65%的纳米探针在12小时内通过肾脏排出。重要的是，与常规临床方法相比，该探针在肾脏缺血再灌注损伤(RIR)的无创检测方面表现出色。此外，NIR-II发射大分子刷有助于延长循环半衰期约6.1小时，超过了半衰期<2小时的聚乙二醇化肾脏清除探针。高亮度FBP 912证明了其在高分辨率活体肿瘤成像和延长滞留时间的肾脏疾病靶向生物成像中的应用。
创伤性脑损伤中的氧化应激动力学
创伤性脑损伤(TBI)是造成残疾和死亡的一个主要原因，特别是在年轻人中。过氧亚硝酸盐(ONOO-)的异常表达被认为是TBI的生物标志物之一。一种ONOO−敏感的NIR-II荧光探针的开发对于绘制TBI中氧化应激的动态具有重要意义。此外，设计用于ONOO传感的NIR-II比例荧光纳米探针由于其固有的自我校正过程可以提供更精确的生物信息。
为了解决这个问题，Zhang等人引入了一种创新的双掺杂策略，将共价连接的荧光分子置于胶束中，显著提高了NIR-II比荧光纳米探针的光谱保真度，确保了可靠的体内生物检测。所开发的荧光二偶体(aBOP-IR1110)由一个NIR-II不对称氮杂体和一个ONOO敏感的中硫氰酸钠组成。在血清培养中，掺杂共价荧光分子的纳米探针的光谱保真度比掺杂非共价混合荧光团的纳米探针高9.4倍，从而使ONOO−检测的准确性提高22.5倍。比值纳米探针在评估脑损伤后体内氧化应激水平的动态变化和预测脑损伤预后方面具有实用价值。重要的是，检测结果与体外三苯四唑氯染色结果具有高度一致性，突出了体内高保真检测的重要应用潜力。
化学光疗
在过去的几十年里，研究人员开发了一系列的肿瘤治疗方法，包括传统的化疗、放疗、新兴的光疗、化学动力疗法、免疫疗法和饥饿疗法。其中光疗强度高，短期疗效强。然而，治疗时间短，治疗效果不明显，限制了深部肿瘤的进一步生物学实践。此外，化疗的作用时间较长(>48 h)，但也存在短期疗效差、肿瘤耐药、副作用不可避免等固有缺点。因此，个别的肿瘤治疗技术往往不能达到满意的治疗效果。多种治疗方法相结合，可以充分发挥各自的优势，不同的方法可以相辅相成，达到更好的治疗效果。例如，Sun等人设计了一个NIR-II发射Ru(II)金属环(Ru1085)的超分子BODIPY荧光团，并进行了精确的NIR-II荧光成像辅助化疗/PDT/PTT。通过将发射NIR-II的aza-BODIPY与Ru(II)金属环框架结合，得到的Ru1085在NIR-II生物窗口中具有1085 nm (QY: 0.084%)的色移荧光发射峰。Ru1085的组织穿透深度达到6 mm，有利于获得高时空分辨率NIR-II FLI和效果良好的光疗。1O2生成效率为0.14，光热转换效率为30.9%，具有良好的PDT和PTT光疗能力。此外，Ru1085对顺铂耐药细胞株具有明显的抗癌作用，对正常细胞株具有轻微的细胞毒性。随后，Ru1085可以成功地用于NIR-II成像辅助化疗/PDT/PTT，并可视化长期治疗反应。此外，他们的研究小组还报道了类似的NIR-II Ru(II)金属循环(Ru1100)，用于NIR-II FLI，具有良好的深层组织穿透(7毫米)和成像辅助化学光疗。总的来说，他们的工作为金属基BODIPY治疗的多功能生物学应用提供了思路。
单线态氧“余辉”光动力疗法
缺氧是恶性肿瘤的一个常见标志，它显著诱导了现有临床和临床前肿瘤治疗的耐药性，从而阻碍了肿瘤PDT治疗效果的发挥。为了克服这一致命的限制，人们利用氧或单线态氧(1O2)载体来缓解肿瘤缺氧，从而提高PDT的疗效。其中，在缺氧和黑暗环境中通过分段输送提高10o2寿命对实现强化光疗效果具有很大的优势。
在2021年，我们精心设计并成功合成了三种NIR-II发射尾超过1000 nm的BODIPY染料。进一步的研究表明，蒽基功能化的BODIPY (ABDPTPA)可以作为一种有效的光敏剂，对1O2进行可逆的捕获和释放。ABDPTPA NPs在708/1000 nm处表现出强吸收和强发射峰，可用于生物光疗。制备的ABDPTPA在二氯甲烷中由于自旋轨道电荷转移系统间的交叉而具有令人兴奋的60%的10o2 QY。在808 nm激光照射下，ABDPTPA分子的蒽基位点可与1O2反应生成内过氧化物。更为关键的是，形成的内过氧化物基团经过热孵育后可以释放1O2，进一步产生蒽组分。在该光疗系统中，O2的可逆捕获和释放可被视为O2的“余辉”治疗，其半衰期延长为9.2 min。体外和体内实验表明，ABDPTPA纳米颗粒使NIR-II荧光成像辅助光疗能够根除癌症。这种创新的方法为开发NIR-II发射BODIPY提供了一种新的范例，用于增强个性化癌症治疗。
光动力免疫疗法
肿瘤免疫治疗在临床恶性肿瘤治疗中取得了重大突破。例如，新出现的PDT可以产生有毒的ROS，有效杀死癌细胞，同时引起免疫原性细胞死亡(immunogenic cell death, ICD)，实现抗肿瘤免疫。然而，固有的受限光敏效力和复杂的TME明显限制了PDT的疗效。多年来，基于智能BODIPY的策略可以巧妙地调节治疗药物的药代动力学，重塑TME，优化pdt相关免疫治疗，从而提高抗肿瘤效果。例如，在2022年，一种与BODIPY (PSP)集成的明亮且可自我牺牲降解的NIR-II荧光聚合物被设计用于光激活化疗和光动力免疫治疗。定制的可降解聚合物PSP对癌性谷胱甘肽(GSH)敏感，并能产生ROS用于光动力免疫治疗。随后，疏水性PSP被与阿霉素结合的两亲性聚合物PEDOX非共价包被，提供可生物降解的NIR-II治疗剂(NP@PEDOX/PSP)，在光辐射后产生ROS破坏氧化敏感的硫酮单位，释放DOX进行光激活化疗。此外，体内实验表明制备的NIR-II治疗剂在成像辅助光动力免疫治疗中具有超强的NIRII FLI能力，同时显著抑制肿瘤生长，生物毒性可忽略不计。总的来说，这项工作为基于BODIPY的多功能NIR-II发射光动力免疫治疗纳米平台的工程设计打开了一个新的窗口。
遵循类似的设计策略，Xiao等人设计并制备了含有BODIPY片段的可生物降解的NIR-II伪共轭聚合物(PSPBODIPY)。考虑到肿瘤内的厌氧环境与肿瘤血管系统异常密切相关，血管系统异常是恶性肿瘤的标志，有助于肿瘤实现免疫逃逸。肿瘤血管正常化被认为是克服肿瘤缺氧的一种策略。因此，血管正常化剂(regafenib (Reg))和氧化响应的含二硒聚合物被利用与PSPBODIPY共组装，提供最终的NIR-II伪共轭聚合物纳米平台(NP-PDT@Reg)，用于重新激活光动力免疫疗法。NP-PDT@Reg能明显释放光能照射后的Reg，通过使血管正常化改善肿瘤缺氧，使更多的氧气和NP-PDT@Reg参与肿瘤治疗。此外，NP-PDT@Reg经光照射处理后，可进一步产生大量ROS抑制肿瘤组织，同时诱导ICD恢复抗肿瘤免疫应答。此外，来自促肿瘤M2表型的肿瘤相关巨噬细胞可以被Reg改造为肿瘤杀伤M1表型，从而重塑免疫抑制的TME。这项工作为建立NIR-II BODIPY基纳米平台提供了机会，以规避光动力免疫疗法的致命弱点。最近，Shang和同事报道了一种可生物降解的NIR-II NPPDT@CXB，具有ROS生成能力，可以抑制环氧合酶2/前列腺素e2 (COX-2/PGE2)途径，促进光动力免疫治疗，并对骨肉瘤和卵巢癌表现出良好的抗癌能力。]综上所述，将BODIPY单元与可生物降解阻滞剂或免疫相关药物合理整合，对于改善光动力免疫治疗具有很大的优势。
信息加密
防伪技术的发展对信息安全保障至关重要，特别是在信息加密和安全标记领域。传统的光加密方法由于其固有的单色发射能力而面临安全挑战。合理整合多种单色荧光材料进行信息加密和解码是一种很有前途的策略。然而，复杂的制造工艺限制了进一步的进展。下一代荧光材料具有可见光和近红外(NIR)双发射信号，通过将隐藏的近红外光和肉眼可感知的可见光集成在一起，有望提高安全性和防伪效果。最近，Xiong及其同事开发了一种J聚集的NOBDP-NO2，具有吸电子取代基，用于生物成像和信息加密。BODIPY-deuterogenic NOBDP-NO2通过调节分子堆叠模式表现出NIR-II窗口和可见的双发射。
在良性溶剂THF中，NOBDP-NO2在365 nm光下曝光后具有675 nm的可见光发射。随着水逐渐加入溶剂体系，在808 nm和365 nm照明下分别观察到NIR-II和可见光发射。有趣的是，在70%的含水量下，只剩下NIR-II荧光信号，表明形成了首尾有序的J聚集(。此外，在活体小鼠中评估了信息存储和解码能力，表明NOBDP-NO2可以有效地用于信息读出和加密，从而增强了信息安全。这项工作举例说明了一种通过操纵THF/H2O环境的变化来设计用于信息加密的长波BODIPY的新方法。
总结
本文系统地概述了分子工程长波BODIPY的方法，以开发NIR-II发射BODIPY为基础的荧光团。这些方法包括电子编程策略、共轭主链扩展、j聚集策略和可激活荧光团的策略建立，所有这些都面向先进的生物医学治疗。随后，重点介绍了NIR-II BODIPY在生物实践中应用的重大进展。尽管基于BODIPY的NIR-II荧光发射器具有巨大的潜力和显著的优点，但制造一种满足临床需求的高效NIR-II BODIPY系统仍然面临着不可避免的限制，需要迫切关注。
参考文献
Crucial Breakthrough of BODIPY-Based NIR-II Fluorescent Emitters for Advanced Biomedical Theranostics , Xiaoming Hu, Zhuting Fang, Caijun Zhu, Yanling Yang,* Zhen Yang,* and Wei Huang,* Adv. Funct. Mater. 2024, 2401325 , https://doi.org/10.1002/adfm.202401325
