本文要点：在超过1300 nm的NIR-II窗口中的荧光成像显示出比更短波长窗口更高的成像深度、分辨率和信噪比。然而，具有这种长波长发射的荧光团的设计和合成仍然非常具有挑战性。本文以二噻吩并吡咯(DTP)为供体，6，7-二苯基- [1，2，5]噻二唑并[3，4-g]喹喔啉(DPTQ)为受体，合成了一种新型的近红外荧光团DTP-DPTQ。DTP的强给电子能力使得DTP-DPTQ成为具有DPTQ受体的最长发射荧光团之一。在用F127进行亲水化包封后，所形成的DTP-DPTQ纳米颗粒(NPs)在水性介质中的发射集中在1120 nm处，其中一部分超过1300 nm。通过使用DTP-DPTQ NPs作为造影剂，通过使用1300 nm长通滤光器的活体成像，可以清楚地看到86.9μm宽的血管。此外，我们还验证了DTP- DPTQ纳米粒子在肿瘤的光声成像和光热治疗中的良好性能，表明DTP-DPTQ纳米粒子在肿瘤的精确双模式诊断和有效治疗中是一个很好的候选者。
在这项工作中，研究人员使用DPTQ作为受体，二噻吩吡咯（DTP）作为供体，通过Suzuki偶联反应将供体和受体共轭在一起，合成了一种新型的DAD型近红外II类荧光物质DTP-DPTQ。DTP-DPTQ的合成过程相对简单，且不涉及有毒的有机锡试剂。DTP强大的电子供体能力使得DTP-DPTQ成为以DPTQ为受体的发射波长最长的荧光物质之一。在F127的包封下实现亲水化后，DTP-DPTQ NPs在水介质中的发射波长中心为1120nm，部分超过1300nm，与DPBTA-DPTQ NPs（1125nm）相当。通过使用DTP-DPTQ NPs作为对比剂，我们实现了高分辨率的近红外II类荧光成像。此外，我们还验证了DTP-DPTQ NPs在肿瘤的光声成像（PA）和光热疗法（PTT）中的良好性能，表明DTP-DPTQ NPs在肿瘤的诊断和治疗方面具有良好的前景（见图1）。
图1. DTP-DPTQ的化学结构、亲水化处理以及近红外II类荧光/光声双模成像和光热疗法的示意图
为了实现荧光发射波长超过1300nm的近红外II区范围，我们选择了强供体DTP和受体DPTQ，通过Suzuki偶联反应构建了DAD型荧光物质。合成路线如图2a所示。
DTP-DPTQ的吸收和发射光谱在不同溶剂中进行了测量。在甲苯中，其最大吸收波长和发射波长分别为890nm和1050nm（图2d），随着溶剂极性的增加，DTP-DPTQ的发射峰向红移，这归因于其ICT特性。
图2. DTP-DPTQ的合成、理论模拟和实验光学性质
为了验证DTP-DPTQ在生物成像中的应用潜力，我们将其包埋在两性分散剂Pluronic F127中，形成水分散性的DTP-DPTQ NPs（图3a）。透射电子显微镜（TEM）观察到，DTP-DPTQ NPs呈现球形，平均直径约为50纳米（图3b）。动态光散射（DLS）测得它们的平均水动力学直径约为65nm（图3c）。在水中，DTP-DPTQ NPs在628-1100nm的吸收带中心波长为852nm，在900-1550nm的发射带中心波长为1120nm（图3d）。
图3. DTP-DPTQ NPs的制备、表征及性质
图4a-d比较了在1000 LP和1300 LP下对小鼠后肢血管进行成像。与1000 LP相比，使用1300 LP可以明显提高信噪比，1300 LP下的信噪比可以达到1000 LP下的大约1.72倍（图4d）。此外，在1300 LP光学滤波器下，可以清晰地看到宽约86.9μm的血管通过腹部成像（图4e和f）。
图4. DTP-DPTQ纳米粒子（0.2mL，2mg/mL）处理后的活体小鼠的后肢和腹部血管的NIR-II荧光成像
在0.2mg/mL的浓度下，PBS中，在0.33瓦/平方厘米的功率密度下，6分钟的照射后温度超过65摄氏度（图5a）。此外，在六次加热/冷却循环后，DTP-DPTQ纳米粒子的光热性质没有显著变化，表明其具有良好的光热稳定性（图5b）。在808纳米激光照射下，DTP-DPTQ纳米粒子在PBS中的光热转换效率（PCE）测得为51.55%（图5c和d）。
图5. 体外光热性能
总结起来，我们成功合成了一种新型的近红外-II（NIR-II）荧光物质DTP-DPTQ，利用DTP作为给体，DPTQ作为受体。DTP的强电子给体能力使得DTP-DPTQ成为具有DPTQ受体中最长发射波长的荧光物质之一。在甲苯中，其最大发射波长约为1050纳米。经过F127包封以实现亲水性后，形成的DTP-DPTQ纳米颗粒在水介质中呈现出900至1550纳米范围内的发射，主峰波长为1120纳米，部分超过1300纳米。利用DTP-DPTQ纳米颗粒作为对比剂，我们实现了高分辨率的近红外-II荧光成像。此外，我们还验证了DTP-DPTQ纳米颗粒在肿瘤光声成像（PA）和光热疗法（PTT）方面的优异性能，表明DTP-DPTQ纳米颗粒在肿瘤的诊断和治疗方面具有很大的潜力。
参考文献
Xiao, P.; Sun, Y.; Liang, M.; Yang, S.; Li, J.; Zhang, L. e.; Jiang, X.; Wu, W., A fluorophore with dithienopyrrole donor for beyond 1300 nm NIR-II fluorescence/photoacoustic dual-model imaging and photothermal therapy. Materials Today Nano 2023, 24.
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