内容提要
我们介绍了一种通过将吸电子取代基引入到稠环骨架中来工程化高亮度NIR-II J聚集的荧光团的策略。这些取代基调节共轭骨架上的静电势（ESP）分布，减少静电排斥和分子间距离，这促进了有序的J聚集。Y8聚集体（Y8纳米颗粒）在水溶液中表现出高达12.9%的荧光量子产率和强的近红外吸收，可用于体内高性能的近红外II荧光成像。
结果与讨论
合成及其光学性质研究
以D5为起始原料，通过两步反应合成了Y8。D5的特征是苯并噻二唑核与噻吩单元和烷基链共轭。通过对D5的分子工程改造，通过引入吸电子2-（4-氧代环戊二烯并[c]噻吩-6-亚基）丙二腈单元作为末端受体基团，同时保持富电子苯并[1，2-B：4，5-B′]二噻吩作为中心给体。与单分子Y8在THF中相比，Y8的吸收光谱和PL光谱显示出显著的红移，最高可达200 nm。在THF溶液中，两种分子都表现出窄而尖锐的光谱曲线，其中D5和Y8分别在462 nm和710 nm附近显示强吸收。值得注意的是，在Y8中引入一个末端受体，相对于单分子D5产生了203 nm的显著红移，产生了402 nm的异常红移。单分子Y8相对于单分子D5的这种较大的吸收系数和显著的红移发射归因于Y8内的强电子耦合，如空穴和电子之间的显著空间重叠所证明的（Oh=e）。探索从单分子Y8到聚集Y8的巨大PL红移，吸收和NIR-II J-聚集体用于生物成像。在不同含水率（fw）的THF/H_2O混合溶剂中记录了D_5的光致发光谱，当含水率达到90%时，D_5的吸收光谱发生了轻微的红移，而Y8经历了从710 nm到826 nm的显著红移。在PL光谱中观察到类似的趋势。随着水分数的增加，对应于增强的聚集，Y8的发射移动到NIR-II区域。相反，D5的发射只有轻微的蓝移，这表明Y8的吸收光谱和光致发光谱中观察到的显著红移与其聚集程度密切相关。
通过J-聚集体实现的超亮NIR-II °荧光团
受聚集增强的NIR-II荧光的启发，我们将Y8包封在两亲性共聚物基质内以实现NIR-II °荧光和水溶性。以Pluronic F127为包封基质制备了Y8纳米颗粒（Y8 NPs），动态光散射（DLS）和透射电镜（TEM）分析表明，所得纳米颗粒均匀，流体动力学直径为35 nm. Y8纳米颗粒在600-850 nm范围内表现出强烈的吸收，在781 nm处达到峰值，这表明Y8的分子平面性被保留。聚集后。这种平面性的保留产生了8 104 L mol 1cm-1的高。观察到的聚集行为反映了在lms内的聚集行为，证实了在水性环境中形成J-聚集体。使用IR-26（QY：0.5%）作为参照，测量Y8 NP的PLQY为12.9%，在J聚集的NIR-II °荧光团中设定了新的基准。为了进一步评估Y8在生物成像应用中的潜力，将其NIR-II成像性能与临床批准的造影剂吲哚菁绿色（ICG）进行比较。在相同的浓度下，Y8 NPs表现出明显更强的荧光，其强度比ICG高9倍。此外，在808 nm激光（0.5 W cm 2）照射30 min下，Y8 NPs在水中显示出比ICG更上级的光稳定性。
体内NIR-II °荧光成像
利用Y8 NPs明亮的NIR-II荧光，进一步探索其生物成像能力。NIR-II、NIR-IIa和NIR-IIb血管图像使用配备有不同长通（LP）滤光器（980 nm、1300 nm和1500 nm）的InGaAs照相机捕获。注射后5分钟后，实现了全血管的清晰可视化，值得注意的是，与980 nm LP滤光器相比，1300 nm和1500 nm LP滤光器获得的图像显示出更高的对比度和更低的背景干扰。腹部血管的高分辨率成像提供了详细的信息，980 nm、1300 nm和1500 nm LP滤光器的半峰全宽（FWHM）测量值分别为0.63 mm、0.43 mm和0.38 mm，此外，NIR-IIb成像的信号背景比（SBR）（SBR 1/4 3：4）为。远高于NIR-II成像（对于980 nm LP，SBR为1/4：2，对于1300 nm LP，SBR为1/4：1）。这些结果证明了Y8 NP用于体内荧光成像的高性能和上级SBR。
总结
通过J-聚集体工程开发明亮的近红外-Ⅱ °荧光团代表了分子设计策略的一个重大进展。引入吸电子取代基提供了一种有效的方法来调节分子的J-型堆积，同时保持高的荧光亮度。Y8和D5在它们的聚集态和单分子态之间表现出明显不同的光谱行为，激发了我们对这种显著红移的机制的研究。Y8 NPs保持聚集增强的NIR-FsTA和瞬态荧光光谱研究揭示了一个关键机制，有助于提高亮度。除了延长的荧光，Y8 NPs具有显著延长的非辐射衰减寿命，表明对非辐射途径的有效抑制。这种抑制源于有序J聚集，导致12.9%的异常量子产率，为NIR-II J聚集荧光团设定了新的基准。NIR-IIb成像（SBR 1/4 3：4）中实现的上级信号背景比强调了这种策略在先进生物成像中的潜力。这项工作为NIR-II °荧光团的合理设计开辟了新的途径。取代基和探索额外的吸电子基团可能会导致更高性能的J-聚集体。
参考文献
Engineering bright J-aggregates through manipulation of electron acceptor for in vivo NIR-II°uorescence imaging，Yonghui Pan *, Xianwei Weng *, Mingxuan Jia , Xiaofei Miao *,Hui Zhao *, Jie Zhang *, Wenbo Hu and Quli Fan *，J. Innov. Opt. Health Sci.：2025，18，2541002，DOI: 10.1142/S1793545825410020.
