本文要点：
电子供体/受体（D/A）的操纵显示出创新光学材料的无尽动力。本文设计并研究了基于受体工程的D′-D-A-D-D′（1A系统）和D′-D-A-A-D-D′（2A系统）结构的系统。结果表明，1A体系表现出弱聚集诱导发射（AIE）到聚集诱导猝灭（ACQ）现象，以及受体亲电性和平面性的增加。与此形成鲜明对比的是，增加一个受体的2A系统表现出相反的ACQ到AIE转换。值得注意的是，在2A系统中更缺电子的A-A荧光团显示出优异的AIE活性。更重要的是，与1A体系中的所有化合物相比，2A体系中的所有化合物均表现出更高的摩尔吸收率（ε）。由于zui高的ε、近红外-II（NIR-II，1000-1700nm）发射、理想的AIE特性、有利活性氧（ROS）产生和高光热转换效率。2A系统的代表成员在荧光-光声-光热多模态成像引导的光动力-光热协同治疗中高效消除肿瘤。同时，还完成了活小鼠血管和淋巴结的NIR-II荧光成像。本研究证明双连接受体策略可以成为AIE效应的新分子设计方向，从而产生高ε，聚集增强的NIR-II荧光发射，并改善光疗诊断剂的ROS产生和发热能力。
双受体工程构建第二近红外聚集诱导发光体以提升多模态光热诊疗
近红外聚集诱导发光（AIE）物质具有在聚集态下发光的特性，具有潜在的应用于生物成像和光热治疗等领域的优势。然而，目前已知的近红外AIE物质的发光效率较低，限制了其在实际应用中的应用。因此，本研究旨在通过双受体工程来构建第二近红外AIE物质，以提高其发光效率和光热治疗效果。
双受体工程是指在分子结构中引入两个受体单元，以增强分子的光物理性能。通过合理设计受体单元的结构和位置，可以调控分子的发光波长、量子产率和光稳定性等性能。作者成功地合成了一系列具有第二近红外发光特性的AIE物质，并对其光物理性能进行了详细的表征。
多模态光热诊疗是一种将光热治疗与光学成像相结合的治疗方法，可以实现精确的肿瘤治疗和监测。作者团队将合成的第二近红外AIE物质应用于多模态光热诊疗中，通过调控其发光性能和光热转换效率，实现了高效的肿瘤治疗和成像。
目前，电子供体的设计发展迅速，而电子受体工程的研究却很少受到重视。受“多多益善”的思想启发，作者设计并研究了基于受体工程的两个具有D′−D−A−D−D′（1A系统）和D′−D−A−A−D−D′（2A系统）结构的系统。通过这种方法，研究团队成功地构建了具有AIE特性的近红外荧光物质（图1），这些物质在聚集态下具有较高的发光强度和较长的发光波长。这些物质可以用于多模式光热诊疗，提高诊疗效果。
图1.通过四种常用的电子受体分别构建具有一个或两个受体单元的发光体（a、e）
而后，为深入了解两系统的电子物理性质，如图2a-h所示，优化了所有分子的构型，并在此基础上测定并比较了两系统中化合物的性质（图2i-n）。这些结果表明，与1A系统中的化合物相比，2A系统中的化合物表现出更高的非辐射衰变比例和光热转化潜力。
图2.1A和2A体系中所有化合物优化后的几何构型（a-h）及其相关数据（i-n）。
接着，考虑到化合物优异的AIE特征和位于NIR-II区域的发射波长，使用两亲性共聚物DSPE-mPEG2000将疏水性2TT-2BBTD包封到NPs中，并进行DLS分析（图3a）。由于其优异的性质，2TT-2BBTD纳米粒被选用于进一步的研究和应用。经测定，2TT-2BBTDNPs分别在799和1065nm处显示出zui大吸收和发射（图3b）。此外，作者评价了2TT-2BBTDNPs的ROS产生和光热转化能力（图3c），证实了2TT-2BBTDNPs具有NPs浓度和激光功率密度依赖性温度升高的特性（图3d，e）。这些结果表明，2TT-2BBTDNPs的发热量可以轻松控制。
图3.(a)2TT-2BBTDNPs的DLS分析。(b)2TT-2BBTDNPs在水溶液中的吸收和发射光谱。(c)808nm激光照射后2TT-BBTDNPs和2TT-2BBTDNPs的ROS生成。（d，e）分别在808nm激光照射下具有不同浓度和功率密度的2TT-2BBTDNPs的温度升高。(f)水溶液中2TT-2BBTDNPs和ICG在808nm激光照射下5次加热-冷却循环期间的光热稳定性。(g)2TT-2BBTDNPs的冷却时间与驱动力温度的负对数的线性拟合。(h)2TT-BBTDNPs、2TT-2BBTDNPs和纯水经808nm激光照射8min后的温度曲线。
其次，作者进行了一系列体外实验，评估了其细胞水平上的协同光疗功效。如图4a所示，2TT-2BBTDNPs通过溶酶体介导的内吞途径进入4T1细胞。接着，进行CCK-8测定以评价2TT-2BBTDNPs的体外灭杀肿瘤作用（图4b），结果证明其在激光照射下具有细胞杀伤活性。通过使用荧光素二乙酸酯（FDA）和碘化丙啶（PI）的共染色方法进一步验证2TT-2BBTDNPs的光疗效果。染色结果显示，在PBS、PBS+激光（L）和2TT-2BBTDNPs（黑暗条件）的组中获得了强的绿色荧光信号，而几乎所有负载2TT-2BBTDNPs的4T1细胞在激光照射后均显示细胞死亡（图4c）。此外，还通过流式细胞术分析，以阐明细胞的死亡机制（图4d）。
图4.(a)用Hoechst33342、FITC-2TT-2BBTDNPs和LysoTrackerRed染色后的4T1细胞的CLSM图像。(b)在黑暗或808nm激光照射下用不同浓度的2TT-2BBTDNPs处理后的4T1细胞的细胞活力。(c)各种处理后4T1细胞的活细胞和死细胞染色。绿色和红色荧光分别表示活细胞和死细胞。(d)用PBS和2TT-2BBTDNPs处理的4T1细胞的流式细胞术分析。
然后，作者进行了一系列体内NIR-II荧光成像和光治疗诊断学实验。评价了纳米粒用于体内近红外-II血管造影的性能（图5a-d）。此外，在施用2TT-2BBTDNPs后，也可以在小鼠的淋巴结中检测到明亮的NIR-II荧光信号（图5e）。这些结果说明了2TT-2BBTDNPs有效的体内NIR-II成像能力。
图5.施用2TT-2BBTDNPs后BALB/c裸鼠的（a）全身（仰卧位）、（b）后肢和（d）背侧血管的NIR-IIFLI。(c)血管中沿着（b）中所示红线的1350nmLP滤波器下的横截面荧光强度分布。(e)在1150nmLP过滤器下的淋巴结NIRIIFLI。
最后，基于原位4T1乳腺肿瘤小鼠模型研究了2TT-2BBTDNPs的多模式成像引导光疗性能。首先，估计NIR-IIFLI和2TT-2BBTDNPs在肿瘤部位中的积累能力（图6a）。与FLI的结果一致，光声信号也在尾静脉注射后12h呈现zui大水平，并维持24h（图6b）。根据图6c中所示的红外热图像，再次证明了2TT-2BBTDNPs的可靠光热转换性能。随后，评估了2TT-2BBTDNPs的体内抗肿瘤功效，如图6d所示，在2TT-2BBTDNPs加激光照射的光疗组中，实体瘤的生长被彻di抑制，并且肿瘤在第3天几乎被消除。另外还通过肿瘤切片的组织学和免疫组织化学分析来验证2TT-2BBTDNPs的体内治疗机制。如图6e所示，苏木精和伊红（H&E）测定显示，在2TT-2BBTDNPs加激光照射的治疗组中证实了肿瘤组织的广泛破坏。此外，系统地评价了2TT-2BBTDNPs的体内生物安全性。在整个治疗过程中，观察到这四个组的生长趋势相似，体重减轻可忽略不计。（图6f）
图6.(a)分别静脉注射2TT-2BBTDNPs后不同时间，原位4T1乳腺荷瘤BALBB/c小鼠的NIR-IIFLI和（b）PAI。(c)通过静脉内注射2TT-2BBTDNPs处理4T1荷瘤小鼠，12h后分别用808nm激光照射2、4、6和8min的PTI。(d)4T1荷瘤小鼠（n=5）分别在各种治疗后的时间依赖性肿瘤生长曲线。(e)各种治疗下肿瘤组织的H&E、TUNEL、CD31和Ki67染色分析。(f)治疗期间4T1荷瘤小鼠（n=5）的体重变化。
总的来说，这篇文章介绍了一种新型近红外二区AIE物质的构建方法和其在多模态光热诊疗中的应用。该研究对于发展高效的肿瘤治疗和成像技术具有重要意义，为生物医学领域的研究提供了新的思路和方法。
参考文献
Yang,S.;Zhang,J.;Zhang,Z.;Zhang,R.;Ou,X.;Xu,W.;Kang,M.;Li,X.;Yan,D.;Kwok,R.T.K.;Sun,J.;Lam,J.W.Y.;Wang,D.;Tang,B.Z.,MoreIsBetter:Dual-AcceptorEngineeringforConstructingSecondNear-InfraredAggregation-InducedEmissionLuminogenstoBoostMultimodalPhototheranostics.JournaloftheAmericanChemicalSociety2023,145(41),22776-22787.
⭐️⭐️⭐️
近红外二区小动物活体荧光成像系统-MARS
NIR-IIinvivoimagingsystem
高灵敏度-
15mm
高分辨率-
3um
荧光寿命-
5us
高速采集-
1000fps
多模态系统-
显微镜-
⭐️⭐️⭐️
恒光智影
上海恒光智影医疗科技有限公司，被评为上海市“科技创新行动计划”
恒光智影，致力于为生物医学、临床前和临床应用等相关领域的研究提供*的、一体化的成像解决方案。
与基于可见光/近红外一区的传统荧光成像技术相比，我们的技术侧重于近红外二区范围并整合CT,X-ray，超声，光声成像技术。
可为肿瘤药理、神经药理、心血管药理、大分子药代动力学等一系列学科的科研人员提供清晰的成像效果，为用户提供前沿的生物医药与科学仪器服务。
