内容提要
具有第二近红外(NIR-II)生物窗口发射的有机荧光分子在肿瘤光疗中引起了越来越多的研究。苯并双噻二唑(BBT)作为电子受体被广泛用于构建具有强近红外(NIR)吸收和NIR-II荧光的供体-受体-供体(D-A-D)结构荧光团。迄今为止，许多基BBT的NIR-II染料由于其特殊的结构可调节性、生物相容性和光物理性质而被用于肿瘤光治疗。本文系统地综述了基于BBT的小分子NIR-II染料的研究进展，重点介绍了NIR-II染料的分子设计和生物应用。首先，详细讨论了在构建高性能基于BBT的NIR-II荧光团中微调光物理性质的分子工程策略。重点介绍了它们在光学成像和光治疗中的生物学应用。最后，总结了基于BBT的NIR-II荧光染料目前面临的挑战和未来的发展前景。这一综述将显著促进BBT衍生的NIR-II荧光团用于癌症光疗的进一步研究进展。
分子工程策略
许多NIR-II型有机荧光染料被用作生物医学诊断和治疗的光治疗剂。要开发具有优异特性和临床转化潜力的NIR-II荧光分子，必须考虑以下基本条件:(i) NIR-II区域的荧光发射能力;(2)在水溶液中具有高荧光QY和高荧光亮度因此，在构建基于bbt的NIR-II荧光团时，需要考虑这些因素。到目前为止，人们已经提出了各种分子工程策略来设计基于BBT的NIR-II染料，使其具有高性能的特性，可以加速其临床应用和转化。
吸收/荧光波段的红移
基于BBT的NIR-II荧光团，如有机小分子荧光团和有机π共轭聚合物，通常采用D-A-D分子骨架结构。这种结构可以实现低HOMO - LUMO能隙和高效的ICT，从而导致吸收/荧光带的红移。因此，人们采用各种分子工程策略来修饰基于bbt的荧光团的D-A-D结构，以实现NIR-II荧光发射，如扩展π共轭、供体工程、受体工程等。
延长π 共轭
通过延长基于BBT的荧光团的π共轭，可以缩小HOMO−LUMO带隙，从而导致吸收/荧光带的红移。以BBT为电子受体，三苯胺为电子给体，以BBT为基的NIR-II荧光团CH1055成功应用于NIR-II FLI体内。荧光团CH1055不仅证明了NIR-II荧光引导下的肿瘤切除手术具有优越的SBR，而且为进一步开发小分子NIR-II染料提供了指导。在CH1055的D- ad骨架的基础上，引入富电子噻吩单元作为三苯胺和BBT之间的π桥，得到D-π-A-π-D型荧光团Q4，在1100 nm处出现荧光峰。插入噻吩π桥可以促进BBT受体和三苯胺供体之间的ICT过程，导致荧光带出现明显的色移。由于引入噻吩π-桥在荧光带红移中表现出显著的作用，通过增加π-间隔噻吩单元的数量，合成了另外三个基于bbt的D-π-A-π-D结构的荧光团CSM0、CSM1和CSM2，在CSM0、CSM1和CSM2的π共轭骨架中插入1个或2个噻吩单元，导致CSM0、CSM1和CSM2的吸收谱发生明显的色移，摩尔消光系数(ε)增大。CSM2在700 ~ 1200 nm范围内具有较宽的近红外吸收谱，在1064 nm处ε值高达5.82 L·cm−1·g−1。 此外，以N,N-二甲氨基苯为电子给体，以双富电子单元3,4 -乙烯二氧噻吩(EDOT)和噻吩为π桥，用扩展π共轭构建了NIR-II小分子染料BBTD-1302,BBTD-1302在942 nm处表现出红移的吸收峰和1302 nm处的荧光发射峰，这是由于外围供体和中心BBT核之间π共轭的延长和ICT效应的提高。这些例子表明，伸长π共轭是构建具有红移吸收和NIR-II荧光波长的bbt基荧光团的一种实用方法。
受体工程
通过受体工程策略降低基于bbt的荧光团的受体电子密度也可以显色地移动吸收/荧光带。通过用半金属元素硒(Se)原子取代BBT单元中的硫(S)原子而得到的类似于硒二唑[3,4-f]并并[c][1,2,5]噻二唑(BSBT)，由于硒原子的特殊电负性和原子半径，是构建NIR-II荧光团的更强的电子受体与基于bbt的NIR-II荧光团相比，含硒π共轭NIR-II荧光团表现出窄的能隙和明显的红移，因为在光辐射下Se原子的电子会从价带填充到导带。在D- π -D型NIR-I聚集诱导发射发光材料(AIEgen) BPBT的基础上，通过分子手术制备了基于bsbt的NIR-II荧光团BPST，将受体单元中的杂原子从S替换为Se，其吸收红移和荧光带明显。相应的BPST NPs的荧光发射扩大到1200 nm，以IR-26为标准，确定NIR-II荧光QY在水介质中为0.58%。此外，基于CF1065的BBT骨架中，用Se原子取代S原子，开发了NIR-II染料FM1210。FM1210表现出145 nm的荧光峰明显的色移，但荧光QY和亮度相当。通过用Se原子取代S，制备了3种D-π-A-π-D结构的小分子染料IR-TT、IR-TS和IR-SS，使其吸收带向NIR-II区进行了红移。随着一个或两个S原子被Se原子取代，IR-TS和IR-SS的最大吸收波长分别从IR-TT的830 nm转移到930 nm和1060 nm。此外，IR-SS NPs表现出出色的NIR-II光热转换和出色的NIR-II光声响应。这些研究表明，受体工程策略可以对基于BBT的荧光团的吸收/荧光带的红移做出特殊的贡献。
给体工程
通过供体工程提高基于BBT的荧光团的供体电子密度也可以诱导吸收/荧光带的光谱红移。例如，与染料1中的苯基相比，染料2中引入富电子噻吩基团有效地促进了ICT。这导致了吸收/发射波段2的显著红移，吸收峰和发射峰分别位于945 nm和1285 nm处。通过给体工程策略，以二乙烯为电子给体构建了另一个NIR-II荧光团BBTD-BTE-PEG,BBTD-BTE-PEG显示850 ~ 1400 nm宽的近红外荧光发射，荧光峰在1094 nm处。这种明显的红移归因于二乙烯单元和BBT核心之间的显著ICT。用其他富电子基团如氨基或芳香胺修饰的给体也已被探索。加入2-氨基9,9二烷基取代芴作为电子给体，构建了NIR-II荧光染料H1，荧光峰约在1100 nm处,值得注意的是，H1的荧光发射谱可以延伸到1400 nm，与前体FTBA相比，显示出142 nm的显色偏移。同样，根据D-A-D主链，以EDOT为π桥，4,4′-(2,2-二苯基乙烯-1,1二基)双(N,N-二乙基苯胺)为给体构建了NIR-II AIEgen HLZ-BTED,HLZBTED具有较低的HOMO - LUMO能隙和较强的NIR-II荧光，荧光发射峰约为1034 nm，这与BBT受体和N,N-二乙基苯胺驱动的明显的ICT有关。此外，通过增加给体的数量，π共轭作用可以扩展，从而促进吸收/荧光带的色移的ICT效应。例如，NIR-II染料SYL用D-D-A-D-D支架开发，其中取代芴和二苯胺分别作为第一和第二给体,由于这两个给体增强了ICT, SYL的荧光谱可以达到1400 nm。噻吩与它的等电子结构吡咯的取代也会导致吸收/荧光的显著红移,这一现象可归因于从更富电子的吡咯单元到BBT核心的ICT过程增强以及吡咯与BBT之间的分子内氢键产生的偶极矩相互作用。
提高荧光量子产率
影响荧光团性能的另一个重要因素是荧光QY。许多NIR-II有机染料受到低荧光QY的困扰，这是由于在水溶液中聚集引起的猝灭(ACQ)和分子间与周围分子的相互作用，导致能量从荧光团的激发态(Sn)转移到其他分子，而不是返回基态(S0)。63,64近年来，研究人员采用多种策略设计基于bbt的NIR-II高荧光QY荧光染料，包括引入屏蔽单元、构建聚集诱导发射荧光团、调节ICT、制备胶束或染料-蛋白复合物，以及其他旨在防止与水和其他生物分子相互作用的策略。
引入屏蔽单元
引入屏蔽单元构建S- D - A - D -S结构(S为屏蔽单元)基BBT的NIR-II荧光小分子进行荧光QY增强是一种创新策略。π共轭主链可被屏蔽单元扭曲，形成疏水空腔，减少荧光团主链核心与周围分子之间的相互作用，导致荧光增强QY。Dai等报道了以2,6二氧基取代苯为屏蔽基团，以EDOT为π桥的S-D-A-D-S型NIR-E1染料，采用体积较大的EDOT作为桥接基团，可使π共轭支架结构发生构型畸变，防止其发生分子间相互作用，而苯2,6位的烷基链则对π共轭支架起到包裹和保护作用。结果表明，IR-E1在水相具有0.07%的高荧光QY，可有效用于脑血管损伤的无创NIR-II FLI。为了进一步减少分子间相互作用以获得更亮的荧光，通过调整屏蔽单元和π桥，开发了另一种S-D-A-D-S荧光分子IR-FGP。采用带伸展二烷基烃链的芴作为保护π-共轭骨架的屏蔽单元，引入亲水性叔乙二醇取代噻吩作为π桥，扭转共轭骨架，提高溶解度。与EDOT和噻吩等其他π桥相比，teg取代的噻吩与BBT核的二面角增大，荧光QY增大。经过这些修饰，IR-FGP在水溶液中的荧光QY达到0.19%，显著高于IR-FTP和IR-E1。为了进一步减少分子间相互作用以获得更亮的荧光，通过调整屏蔽单元和π桥，开发了另一种S-D-A-D-S荧光分子IR-FGP。带伸展二烷基烃链的芴作为保护π共轭骨架的屏蔽单元;并引入亲水性叔乙二醇取代噻吩作为π桥。S-D-A-D-S结构的基于bbt的有机荧光分子。ACS纳米www.acsnano.org综述扭转共轭骨架，提高溶解度。与EDOT和噻吩等其他π桥相比，teg取代的噻吩与BBT核的二面角增大，荧光QY增大。经过这些修饰，IR-FGP在水溶液中的荧光QY达到0.19%，显著高于IR-FTP(0.002%)和IR-E1(0.07%)。扭曲的分子骨架可以有效避免分子聚集，增强荧光QY。通过改变S-DA-D-S荧光团的桥接单元，可以根据需要调节BBT核心和供体之间的二面角。以IR-E1和IR-FGP为基础，在BBT骨架中引入EDOT和二烷基芴，合成了S-D-A-D-S结构的荧光团IR-FE和IR-FEP,68理论计算表明，与染料IR-FT相比，IR-FE在π共轭主链中表现出更明显的畸变，这是由于EDOT具有较大的空间位阻。因此，IR-FEP和IR-FE具有较亮的荧光，在水溶液中荧光QY为0.2%，在甲苯中荧光QY为3.1%。随后，Dai的团队开发了一系列以二烷基化芴为屏蔽单元的S-D2-D1-A-D1-D2-S结构荧光团，称为IR-FTX/IR-FTXP (X = a, E, G, T)。在给体中，辛基噻吩的二面体畸变最大，疏水性最好。因此，IR-FTAP具有最佳的光学性能，最大发射波长为1048 nm，在水相中具有0.53%的高NIR-II荧光QY。同样地，另一种S-D-A-D-S NIR-II荧光染料IR-FP8P以3,4-丙烯二氧基噻吩(PDOT)的另一个给体片段和二烷基化芴的屏蔽单元构建由于PDOT具有较好的保存π共轭骨架和充分的支架扭转等特性，IR-FP8P在水溶液中表现出较大的ε和0.6%的荧光QY，具有优异的NIR-II生物FLI品质。
构建聚集诱导发射荧光团
大多数基于BBT的NIR-II荧光染料在水溶液中受到ACQ效应的困扰，显著降低了它们的荧光。相反，具有聚集诱导发射(AIE)效应的荧光团由于分子内旋转受限而表现出明亮的荧光发射。因此，具有AIE特性的NIR-II荧光团将具有荧光QY的增强。基于BBT的NIR-II AIE型荧光团近年来引起了广泛的研究兴趣。其中一个基于BBT的AIE荧光团是TB1，它是通过将两个N, Ndiphenyl-4-(1,2,2-三苯基乙烯基)苯胺(DPTPEA)转子与BBT受体结合而构建的。自组装后，TB1点在740 nm处表现出0.62%的NIR-II荧光QY和10.2 L·cm−1·g−1的相当大的ε。同时，成功将NIR-II AIEgen TB1应用于双FLI和PAI，促进了NIR-II AIE荧光团的进一步创新。通过对AIE基团进行修饰，将含有辛氧基侧链和四苯基乙烯的两个三苯胺基团连接到BBT骨架上，设计出AIE- d - a - d -AIE型荧光染料BTPPA,73辛氧基侧链增强了BTPPA聚集态的荧光QY和BTPPA在有机溶剂中的可溶性。四苯乙烯片段同时作为AIE基团和电子给体，提高了ICT的效果。由于四苯乙烯部分和辛基侧链的协同作用，BTPPA纳米颗粒在水介质中显示出0.99%的优良荧光y。此外，还以四苯乙烯为分子转子，设计了基于bbt的D-π-A-π-D结构NIR-II AIEgen XA1,74AIE转子可以形成非平面结构，防止π−π堆积，扩展π共轭;因此，同时获得了明亮的荧光和增强的ICT。凭借其固有的AIE特性，XA1点在水溶液中表现出出色的荧光QY(1.48%)，在780 nm处ε高达17.2 L·cm−1·g−1，可以显著提高荧光成像亮度。这些实例表明，构建AIEtype bbt基NIR-II荧光团是一种有效的提高其荧光QYs的分子工程技术。扭曲分子内电荷转移(TICT)是一种激发态电子转移过程，通常存在于D-A结构小分子中在此过程中，在光激发后，由于D-A单元内分子内的灵活旋转，TICT状态通过各种非辐射途径或长波发射返回到so0，这可以显着猝灭荧光然而，通过限制分子内运动可以提高荧光发射效率同时，在聚集过程中可以有效地限制分子内旋转，这表明AIE在解决这一问题方面具有巨大的前景因此，AIE和TICT的结合是发展具有红移荧光带和高荧光QY的bbt基NIR-II荧光染料的智能途径。利用巧妙的“AIE+TICT”策略，通过引入具有特定空间位阻和扭曲分子构象的大体积π共轭桥，合成了大量基于bbt的NIR-II AIEgens，如2TToC26B、2TT-m、oC6B、HL3、TT3-oCB和TTB-OH。78−82通过结合扭曲分子转子和构象扭曲，可以更好地调节分子聚集的运动，限制分子间的相互作用。因此，这些AIEgens可以实现NIR-II，甚至NIR-IIb (1500 ~ 1700 nm)的超亮FLI。这些研究将有助于开发具有高荧光qy和红移发射带的有机染料，使其在生物医学领域具有广泛的应用。
调节分子内电荷转移
适当调整BBT受体和供体之间的ICT过程也可以调节荧光团的荧光QY。以TPB的π共轭骨架为基础，用苯基偶氮基团修饰三苯胺，构建荧光团TPB- azo。由于苯偶氮基团的吸电子特性，tpazo的ICT效应减弱，从而导致能隙增大和吸收/发射带的下色移。相反，TPB-AZO的荧光QY和亮度显著增强。通过将2-乙基萘单元连接到Q8P上，设计季铵盐Q8PNap来增强NIR-II荧光 84供体N,N-二烷基胺取代基向缺电子季铵盐的转化显著降低了分子畸变，从而有效抑制了Q8PNap中的TICT过程。虽然存在质子诱导的~ 150 nm蓝移，但在生理条件下，Q8PNap的荧光QY显著提高。因此，对ICT或TICT工艺进行微调将是增强bbt基NIRII荧光染料荧光QY的可行方法。
构建胶束或染料-蛋白质复合物
胶束是荧光染料的有效庇护所。将染料包封成胶束，可以有效隔离染料分子间的相互作用，进一步防止聚集和猝灭现象，提高荧光QY。通过将NIR-II荧光团FE包封到两亲性聚合物PS-gPEG(聚苯乙烯-g-聚乙二醇)中，获得明亮的NIR-II荧光纳米平台p-FE，在水介质中荧光QY高达1.65%。高分子聚合物PS-g-PEG采用聚苯乙烯骨架模拟甲苯环境，以防止ACQ效应。利用这种修饰，p-FE可以实现对脑血管血流的超快速、无创的NIR-II FLI和脑组织的三维共聚焦逐层成像。此外，将荧光染料CEB包覆在不同的两亲性共聚物PS-PEG和DSPE-PEG上，分别制备了两种纳米粒子DSPE-NPs和PS-NPs, 86与共聚物DSPE-PEG相比，苯乙烯基PEG可以降低染料的π−π堆积和荧光猝灭效应。因此，PS-NPs在NIR-II FLI深穿透深度为15 mm的水介质中，荧光QY提高了0.098%，实现了FLI和PAI双模成像引导PTT。染料蛋白复合物的形成也可以增强荧光团的荧光QY。通过将胎牛血清(FBS)或西妥昔单抗蛋白与基于bbt的NIR-II染料H2a-4T络合，制备了两种染料蛋白复合物H2a-4T@FBS和H2a-4T@Cetuximab，与H2a-4T水溶液相比，H2a-4T@FBS在环境温度下的荧光亮度显著提高了约10倍。因为在血清蛋白和带负电荷的磺酸基之间形成染料蛋白复合物。同时，染料蛋白复合物H2a-4T@Cetuximab表现出高度活跃的肿瘤靶向效率，实现了抗体靶向的NIR-II fli引导的结肠肿瘤PTT。此外，蛋白质纳米笼作为一类重要的生物材料，由于其精确的三维结构、优异的生物相容性和可控制的自组装等优点而引起了广泛的关注。将NIR-II荧光团CH1包封到猴病毒40 (SV40)的纳米笼状病毒样颗粒中，产生了具有优异光稳定性的CH1-SV40点，在水溶液中荧光QY为1.303%，实现了血管高分辨率FLI和NIR-II FLI引导手术, 根据上述创新研究，胶束、染料-蛋白质复合物和蛋白质纳米笼的制备为基于bbt的NIR-II荧光染料的荧光QY增强提供了实用的策略，使各种生物医学成像应用成为可能。
其他策略
除了上述策略外，还采用了几种创新方法来增强基于bbt的NIR-II荧光团的荧光QY。例如，最近提出了“沉淀-增强发射(PEE)”策略，该策略通过将磷酸化的荧光团封装到可生物降解的磷酸钙纳米颗粒中来改善荧光发射。通过两个磷酸基团的修饰，合理合成了基于bbt的NIR-II染料LJ-2P，然后通过LJ-2P与钙离子共沉淀制备了LJ-2P NPs。计算得出LJ-2P NPs在水溶液中的NIR-II荧光QY为0.512%，是LJ2P的36.57倍。这一现象归因于分子微环境的改变，表现为分子运动受到限制，LJ-2P与周围分子相互作用减少，尤其是激发态质子转移减少。这种智能PEE机制为提高NIR-II荧光团的荧光QY提供了一种实用的方法。此外，报道了基于bbt的NIR-II荧光染料荧光QY增强的“合理带隙调制和脂质插层”双管齐下的荧光放大设计原理。基于该策略，构建了具有超亮荧光发射的nir - ii激发的基于bbt的两性离子脂质体纳米剂BTFQ/DMPC，用于肿瘤光疗,在BTFQ中引入两性离子基(磺基甜菜碱)制备了准脂质体结构，使BTFQ在DCM中具有0.65%的NIR-II荧光QY。同时，磺胺甜菜碱可以使BTFQ嵌入脂质体或其他脂质双分子层结构中。利用脂质体DMPC作为载体，极大地改善了BTFQ在水相中的光学特性，使得纳米剂BTFQ/DMPC在水溶液中的荧光QY降低不显著(0.63%)，有效地实现了1064 nm激发的fl引导NIR-II PTT。
光疗用基于BBT的NIR-II荧光团
基于bbt的小分子NIR-II荧光染料，依靠NIR-II光的减少光子散射和最小的自身荧光以及优异的光物理性质，近年来在光疗学上取得了重大进展，包括NIR-II FLI、PAI，化学发光成像(CLI)， PTT，以及多模式联合治疗。
NIR-II FLI
基态分子在光照射后被激发后，原子核外的电子会以更高的能量从S0跃迁到Sn。由于高能态的电子具有高活性和不稳定性，它们将通过非辐射振动弛豫返回到最低的单重态(S1)。从那里，被激发的电子可以通过辐射跃迁进一步回到S0，发出的光称为荧光随着光子散射和自身荧光的减少，NIR-II FLI已成为生物成像和生物医学研究中的一种新兴技术。与此同时，近年来，基于bbt的有机荧光染料在NIR-II FLI中的应用也有很多令人印象深刻的例子，如肿瘤、血管、胃肠道(GI)和炎症部位的成像。
NIR-II血管FLI
AIE工程已广泛应用于构建基于BBT的小分子NIR-II染料，提高了聚合态的荧光QY。极大地提高了FLI的亮度。例如，用四苯基乙烯取代供体三苯胺部分，合理设计了基于BBT的NIR-II荧光团TPE-BBT。TPEBBT PLNPs在水相中表现出3.15%的超高相对荧光QY。通过积分球测定了TPE-BBT PLNPs在水溶液中的绝对荧光QY为1.8%。同时，TPE-BBT晶体的绝对荧光QY为10.4%，优于目前报道的所有有机小分子染料。此外，在小鼠模型中比较ICG、TPA-BBT PLNPs和TPE-BBT PLNPs的体内NIR-II FLI性能。其中，TPE-BBT PLNPs成像质量最佳，SBR最高为1.76，半最大值全宽(fwhm)最小为0.23 mm。TPEBBT较高的刚性使其具有超高的荧光QY和优良的小鼠血管FLI。此外，AIE点在NIR-II脑血管成像中显示出巨大的潜力。利用NIR-II AIEgen点OTPA-BBT进行薄颅骨大深度脑血管显微镜成像，显示超亮荧光超过1100 nm，甚至超过1500 nm。通过极低剂量的OPTA-BBT滴剂，实现了脑血管狨猴的NIR-II FLI。由于明亮的NIR-II荧光，最终成像深度达到减薄颅骨下方700 μm，在~ 200 μm深度清晰地识别出5.2 μm的毛细血管，优于以往记录。通过不间断地记录ROI的荧光强度，可以获得血管中的平均血流速度。这项工作显示了NIR-II AIEgen在高等动物上的潜在生物应用，这将极大地加速临床转化的目标。
NIR-II FLI用于肿瘤
共轭寡电解质(COEs)是一类具有疏水π共轭骨架和离子功能化侧链的功能材料由于它们在亲脂环境中荧光强度增加，因此被认为是潜在的荧光染料。基于bbt的NIR-II COEs COEBBT是针对肿瘤NIR-II FLI构建的。结果发现，NIR-II中COE-BBT的荧光信号低于检测限。当COE-BBT整合到小单层囊泡(suv)的膜中时，荧光明显增加。因此，COE-BBT被用来实时监测体内深部原位胶质瘤的生长。值得注意的是，在第14天，COE-BBT的荧光信号比开始时增加了13倍。此外，脑组织中的NIR-II FLI以及荧光素与荧光素酶反应产生的生物发光表明，COE-BBT的荧光强度随着肿瘤的生长而增强，表明COE-BBT可以作为跟踪肿瘤生长的荧光探针。COEBBT在肿瘤细胞中的自淬效应逐渐减弱;随着肿瘤的生长，COE-BBT的稀释降低了自猝灭效应，导致荧光增强。结果表明，膜插层COEs用于荧光探针在生物过程的长期可视化中具有巨大的前景。
胃肠道NIR-II FLI
NIR-II FLI由于其优异的时空分辨率，在监测肠道运动功能障碍和评估胃肠道蠕动健康状况方面也显示出很大的希望。例如，使用基于bbt的有机AIE荧光团HLZ-BTED点用于口服给药后精确实时的胃肠道可视化从灌胃后5 ~ 480 min，在胃、十二指肠、空肠、回肠、盲肠、结肠中依次捕获荧光信号，显示了对胃肠道实时监测的巨大潜力。此外，作为概念验证，成功实现了健康和疾病胃肠道的无创NIR-II FLI，为胃肠道疾病和功能的识别提供了有力的方法。
用于炎症部位
炎症是各种严重疾病的重要指标，慢性炎症可促进肿瘤的发展。因此，迫切需要创造一种非侵入性和特异性的炎症检测技术。与此同时，由于血脑屏障(BBB)的存在，对大脑炎症的检测提出了突出的挑战。为了解决这个问题，通过将明亮的染料2TToC6B NPs带入中性粒细胞(NEs)，开发出具有血脑屏障穿透和特异性炎症积累能力的AIE@NE。104AIE@NE能够渗透到有炎症的大脑中，并通过完整的头皮和颅骨无创地观察深部炎症(~ 3mm)。此外，体内诊断AIE@NE的SBR高达30.6(比ICG高22.5倍)，进一步证明明亮染料2TT-oC6B对脑部炎症的NIR-II FLI具有重要的前景。
双模成像
FLI和PAI的双模成像为肿瘤检测和疾病诊断提供了强有力的方法。PAI是一种非电离和非侵入性对比技术，利用激光照射在组织中产生超声信号，允许重建光学吸收分布图像,由于PAI的可避免光散射，可以获得具有优越对比度和分辨率的组织图像。此外，PAI和NIR-II FLI的兼容性和灵活性使它们适合同时进行肿瘤成像。一方面，荧光团可以通过FLI技术特异性照亮肿瘤部位，使肿瘤分布可视化，并提供肿瘤生长和转移的信息。另一方面，PAI可以深入了解肿瘤的结构和血流，包括形态学信息、血供和血管密度，进一步评估肿瘤的生长模式和内部结构。因此，通过整合NIR-II FLI和PAI，它们各自的优势和能力可以协同利用，产生互补和全面的信息。这反过来又提高了肿瘤评估的效率和准确性某些基于bbt的NIR- ii荧光团不仅具有强大的NIR- ii荧光，而且具有可观的近红外吸光度，这是PA造影剂的关键特性，为NIR- ii FLI和PAI双峰成像奠定了基础。通过将近红外染料TB1包封在DSPE-PEG2000中，然后用c-RGD修饰，设计出基于bbt的AIE TB1- rgd点，以特异性靶向肿瘤 72TB1-RGD点的NIR-I PAI和NIR-II FLI协同成像成功应用于脑肿瘤的检测。一方面，NIR-II FLI的分辨率为38 μm，在脑血管结构中的检出限低至3.9 μg mL−1;此外，与NIR-II FLI相比，NIR-I PAI表现出更深的组织穿透性，PA信号在脑肿瘤中清晰可见至2mm深。所有这些结果表明，协同双模成像对肿瘤结构和分布的精确可视化具有强大的前景。通过两亲性聚乙二醇化磷脂的纳米沉淀和偶联靶向组抗表皮生长因子受体(EGFR)的偶联，构建了另一种基于bbt的双模态造影剂daps，用于NIR-II FLI和PAI基于其强烈的NIR-I吸收、高的NIR-II荧光亮度和修饰，affidi - daps可以选择性靶向FTC-133肿瘤，获得优越的时空分辨率PAI/NIR-II FLI双模成像。本研究将对构建靶向PAI/NIR-II FLI双峰造影剂实现肿瘤精确可视化和准确检测具有深远的启示。
化学发光成像
化学发光，化合光。(CL)是一种由化学反应引起的发光现象。根据能量转换机制的不同，CL一般分为直接CL和间接CL两种类型。在直接CL过程中，化学发光底物经过初始氧化生成一个高能量且短暂不稳定的中间态。这种中间体随后进行分解，导致产生一种激发的发光物质，当它返回到其S0值时发出荧光。间接CL通常是由化学反应引起的激发态中间体D*向附近的荧光染料分子E传递能量的过程，然后通过化学发光共振能量转移(CRET)形成激发态荧光团(E*)。激发态荧光团(E*)释放能量，当它恢复到其S0时产生荧光发光。由于消除了外部光激活，可以有效地减轻背景自发荧光，CLI逐渐成为一种灵活的体内生物成像工具，提供了卓越的SBR和灵敏度。基于间接CL机制，利用连续的CRET和荧光共振能量转移(FRET)过程，设计了一个高效的基于bbt的NIR-II CLI纳米平台。通过将TPE-BBT、CPPO和另一种近红外荧光团BTD540包封到F127中，制备了TPE-BBT化学发光纳米粒子(CLNPs),BTD540和TPEBBT的组合由于具有显著的斯托克斯位移和BTD540的发射和TPE-BBT的吸收之间的高光谱重叠而实现了高效的FRET。在CL过程中，过氧草酸CPPO与H2O2反应生成高能中间体1,2-二氧乙二酮(DOD)， DOD通过CRET激发BTD540，再通过FRET激活TPE-BBT，发出强烈的NIR-II CL信号。在关节炎症小鼠模型中，在炎症区域观察到强烈的CL信号，初始SBR约为130。值得注意的是，即使注射后62 min, CL的SBR仍维持在10以上的水平。所有结果都表明，TPE-BBT CLNPs对于CLI具有重要的前景，它可以提供出色的成像质量和可靠的诊断信息。
光疗
光疗是一种利用光敏剂杀死肿瘤细胞的光诱导疗法。它包括光热疗法(PTT)和光动力疗法(PDT)作为主要治疗方式，由于其无创性，对健康组织的影响可忽略不计，以及有效的肿瘤抑制能力，已经获得了重要的学术探索。与无机治疗剂相比，有机分子具有明确的化学结构和优越的生物相容性，在癌症治疗中具有广阔的应用前景。其中，基于bbt的小分子肿瘤光疗平台在过去几年受到了广泛的研究关注。
PTT
PTT是一种非侵入性的、局部的、光激活的治疗方式，它依靠光热剂在光照射下对局部部位产生局部热疗来抑制肿瘤甚至消融。为了获得有效的成像介导PTT，必须考虑基于bbt的NIR-II荧光团的辐射衰减、系统间交叉和非辐射跃迁之间的平衡。为了提高非辐射衰变的光热转换效率(PCE)，提出了TICT与分子运动协同作用的方法。当分子吸收光能并发生TICT过程时，分子内部电荷分布会引起内部振动和变化，促进非辐射跃迁，进一步增强pce。例如，通过引入烃类烷基取代噻吩作为π间隔剂，四苯乙烯作为分子转子，合成了分子骨架扭曲的基于bbt的小分子2DMTTBBTD。通过自组装，具有强近红外吸收的2DMTT-BBTD NPs在808 nm光照射下显示出74.8%的超高PCE。此外，将甘草酸(GA)加载到纳米颗粒中，抑制热休克蛋白90 (HSP90)的表达，从而克服耐高温性，确保PTT的效果。基于纳米粒子工程，BBTD+GA/PEGRGD NPs对MIBC肿瘤显示出有效的低温热疗效果。这项工作提出了一种更安全的非侵入性肿瘤治疗方法，为高PCE光热剂的发展提供了潜在的途径。具有刚性平面结构的分子由于自由键的振动和旋转受限而表现出较高的ε，这一特性提高了输出信号的电位上限。因此，在NIR-II光热剂的构建中，分子平面度的调控受到了广泛的关注。一些基于bbt的NIR-II染料通过供体和侧链修饰获得了不同的分子平面度,其中，加入适当数量的噻吩单元可以诱导红移到NIR-II区。此外，通过给体基团和侧链的共同作用来实现分子的平面性可以增强NIR-II的ε、荧光亮度和光热效应。在末端加入烷基侧链，并以较大的平面EDOT单元为π桥的β分子表现出最优的分子平面度。同时，飞秒瞬态吸收光谱表明形成了短寿命的中间体(79 fs)，显著促进了非辐射衰变过程。因此，BETA NPs的NIR-II PCE为47.6%，进一步实现了1064 nm激光触发PAI/ fli引导的NIR-II PTT。该研究强调了分子平面度在控制NIR-II吸收/发射中的关键作用，为NIR-II激发光热剂的发展提供了有价值的见解。
多模式治疗
虽然大多数基于bbt的小分子NIR-II荧光团通常用作肿瘤治疗的光热剂，但必须注意的是，PTT产生的热量在完全根除肿瘤方面可能面临挑战。因此，残余肿瘤细胞可能表现出更高的热休克蛋白(HSP)表达，并增加耐热性，导致治疗效果受限。因此，多种治疗方式的整合已成为提高肿瘤治疗疗效的一种有希望的策略。由于PDT可产生活性氧(reactive oxygen species, ROS)抑制HSP, PPT可改善缺氧肿瘤的血液输注;PDT和PTT的协同作用是提高治疗效果的潜在途径。基于bbt的NIR-II荧光染料ZSY-TPE构建用于PAI/NIR-II fl引导的肿瘤联合治疗,基于D-A-D骨架和AIE单元四苯基乙烯的结合，ZSY-TPE具有优异的光物理性能，荧光QY为0.31%，1 O2量子产率为13.4%，PCE为28.4%。因此，ZSYTPE在体内实现了高分辨率和相当深的穿透深度双模态NIR-II FLI/PAI，是一种有效的抗恶性肿瘤和致病菌的PTT和II型PDT药物。本研究将为构建多功能光疗平台提供指导。II型PDT在很大程度上依赖于组织氧的可用性，导致缺氧实体瘤的治疗效果受到限制。因此，迫切需要开发氧依赖性降低的I型PDT试剂。通过修饰CTBT上的二苯胺基团，巧妙地构建了基于bbt的aie特征多功能光治疗剂DCTBT。分子调制提供了充足的分子转子和较低的单重态-三重态能隙，使DCTBT NPs具有吸收带的色移、AIE特性、NIR-II荧光QY为0.437%，并增强了光热效应和i型ROS的产生。因此，egfr靶向肽修饰的DCTBT NPs可以有效地在胰腺肿瘤中积累以显示并抑制肿瘤的生长，无论是皮下肿瘤还是原位肿瘤。此外，一个结合化疗、免疫治疗和PTT的联合治疗平台已被开发出来，以有效治疗肿瘤。通过将CPT-S-PEG和AZD4635药物与bbt衍生染料TST共组装，利用多功能纳米平台CAT-NP进行智能给药和NIR-II fl引导的协同治疗, 值得注意的是，完整的纳米颗粒显示出抑制的非辐射转变和强烈的荧光，这是由于喜树碱和TST相互作用导致TST的分子内旋转受到限制。过氧化氢过表达的肿瘤中，氧化还原敏感的CPTS-PEG分解，CAT-NP分解，阻碍TST与喜树碱的相互作用，促进非辐射转化过程，增强光热转化。同时，释放的CPT可通过抑制DNA拓扑异构酶激活化疗，AZD4635可有效抑制CD39-CD73-A2AR通路，从而提高免疫治疗的疗效，形成有效的多模式协同治疗。热力学疗法(thermal therapy, TDT)是最近出现的一种创新的治疗方法，它利用碳自由基等氧非依赖自由基代替传统的ROS来有效地杀死肿瘤细胞。不依赖氧的自由基一般由辐照或热刺激激活的前体分子产生，可用于自由基聚合和诱导生物系统中的氧化应激。通过将AIEgen NMDPA-MT-BBTD (NMB)包封在含偶氮聚合物中，合理开发出基于BBTt的纳米平台NMB@ NPs，实现组合PTT/TDT。在808 nm的光照射下，由于NMB的光热效应，积聚在肿瘤中的NMB@NPs会发生分裂，导致偶氮键降解，生成碳自由基。此外，NMB@NPs在NMB的NIR-II发射下，可以实时监测治疗过程，实现NIR-II fli介导的协同TDT/PTT对口腔癌生长的抑制。基于aiegen的协同PTT/TDT策略将为NIR-II染料的有效光疗提供创新的见解。
结论
本文系统地综述了近年来基于bbt的有机NIR-II荧光分子的研究进展，主要集中在分子工程策略和光治疗应用方面。为了在NIR-II生物窗口内实现有效的光疗性能，利用各种分子工程策略来调整基于bbt的有机分子荧光团的吸收和荧光带、荧光QYs和亮度。同时，基于bbt的有机小分子NIR-II荧光团由于具有良好的生物安全性、光物理特性和可调的化学结构等特性，在FLI、PAI、CLI等生物医学领域以及多模态治疗中得到了广泛的应用。所有这些研究都强调了基于bbt的NIR-II荧光染料在光疗方面的巨大潜力，这一进展为其未来的临床应用提供了巨大的希望。
参考文献
Benzobisthiadiazole-Based Small Molecular Near-Infrared-II Fluorophores: From Molecular Engineering to Nanophototheranostics,Leichen Wang, Na Li, Weili Wang, Anqing Mei, Jinjun Shao,* Wenjun Wang, and Xiaochen Dong*,ACS Nano 2024, 18, 6, 4683–4703，https://doi.org/10.1021/acsnano.3c12316
