研究进展:荧光团吸收光子同步产生荧光和热量的光热疗法(PTT)的被认为是同步实行诊疗的新兴技术,尤其是在穿透能力更强的近红外二区(NIR-II)窗口。但是辐射跃迁产生荧光和非辐射跃迁产生热量是一个竞争性地过程,如何开发出具有强荧光和高光热效应的NIR-II染料仍是一个问题。荧光团的吸收能力决定了输出信号的上限,增加吸收的光子数可同时确保亮荧光和强的PTT效应。然而由于强吸光材料中分子间π-π相互作用的增强,极少有近红外二区强吸光荧光团的报道。
图1:TADAT和TDADT的结构式(A)、光谱(B)和光热转换性质(C-E)。
解决方案:在本文中,作者使用了具有强吸收能力的吡咯并吡咯二酮(DPP)以增强吸收光子的能力,同时将高度扭曲的三苯胺和烷基噻吩-苯并双噻二唑-烷基噻吩连接到DPP单元上,以有效防止分子间π-π相互作用,得到了两个共轭荧光团TADAT和TDADT。光物理性质测试表明两化合物均具有极高的摩尔消光系数,并且TDADT具有1275 nm处的极远的发射峰,值得注意的是,TADAT和TDADT的荧光QY分别为0。2%和0。1%,光热转换效率 (PCE)分别为64。3%和60。4%。(图1)
基于其良好的光物理性质,作者通过静脉注射实现了对小鼠脑部、下肢血管以及淋巴结处的二区成像,同时作者选择了腹膜癌模型以评估TDADT是否可以区分和切除超小肿瘤,在二区荧光的指导下,切除的肿瘤直径小于无成像辅助切除的肿瘤直径,提高了癌症手术的精确度(图2)。同时TDADT NPs也可作为强大的光热治疗试剂,有效地对小鼠的肿瘤进行了消除。
图2:不使用和使用TDADT NP荧光引导手术的肿瘤切除。(a)手术前后腹腔肿瘤的生物发光和NIR-II荧光成像数据。(b)非引导和图像引导组切除结节的生物发光和NIR-II成像。(c)切除的结节直径的统计数据。
结论:在这项工作中,作者提出了一种通过增强吸收光子能力同时增加荧光强度和PCE的策略。选择强吸光的DPP单元构建了1270 nm发射和高PCE(60。4%)的近红外二区荧光团,这是迄今为止最优秀的有机光疗试剂。其优异的光物理特性适用于体内NIR-II成像引导手术切除和肿瘤的PTT治疗。该策略提供了一种设计高效NIR-II光疗剂的新方法。
参考文献:Ben Zhong Tang et al。 Enlarging the Reservoir: High Absorption Coefficient Dyes Enable Synergetic Near Infrared-II Fluorescence Imaging and Near Infrared-I Photothermal Therapy。 Adv。 Funct。 Mater。 2021, 31, 2102213。