本文要点：近红外二区（NIR-II）荧光成像因其卓越的时空分辨率和深层组织穿透能力，已被广泛应用于基础科学研究和临床前应用。在各类荧光剂中，有机小分子荧光染料因其明确的化学结构、可调的光学性质及优异的生物相容性，被视为最具临床转化潜力的候选者。然而，目前许多可用的NIR-II荧光染料呈现“始终开启”（always-on）的荧光信号，导致背景噪声增加，从而在疾病检测中降低诊断准确性。开发用于精准报告病理变化的NIR-II可激活有机小分子荧光探针（AOSFPs），是推动NIR-II荧光成像迈向临床应用的关键。本综述总结了基于四种核心结构（花菁、半花菁、氧杂蒽和BODIPY）的NIR-II AOSFPs的理性设计策略。这些NIR-II AOSFPs具有显著的临床转化潜力。此外，本文全面回顾了NIR-II AOSFPs在NIR-II生物成像中的最新进展，为其进一步发展提供了明确的指导与方向。最后，本文概述了推动NIR-II AOSFPs实现临床应用的前瞻性努力。
NIR-II AOSFPs的体内成像应用
活性氧（ROS）是在重要的生理过程中产生的。高活性ROS包括单线态氧（1O2）、超氧阴离子（O2-）、过氧化氢（H2O2）、羟基自由基（•OH）、次氯酸/次氯酸盐（HOCl/–OCl）、次溴酸/次溴酸盐（HOBr/–OBr）和过氧自由基（ROO•）。过量的ROS会导致氧化应激和细胞损伤，在炎症、癌症和神经退行性疾病等疾病的发病机制中起着关键作用。新型近红外二区吸收光谱（NIR-II）活性氧荧光探针（AOSFPs）已开发用于ROS检测，有助于疾病的早期诊断。
如图15a所示，Xiong等人开发了一种近红外二区（NIR-II）荧光探针IR-990，用于实时检测药物性肝损伤（DILI）。评估了IR-990在扑热息痛（APAP）诱导的肝损伤小鼠模型中显示H2O2的有效性。如图15b所示，与PBS组和NAC（H2O2抑制剂）治疗组相比，APAP诱导的小鼠中的NIR-II荧光信号明显更强，显示出高达11.3/1的信号与背景比。这些发现证实了IR-990在DILI诊断和治疗过程中实时监测H2O2的潜在价值。
图15. H2O2可激活的近红外二区（NIR-II）探针。a) H2O2可激活的IR-990用于体内诊断药物性肝损伤（DILI）的示意图。b) APAP诱导的肝损伤小鼠模型中内源性H2O2的体内荧光成像。c) BC-H2O2的化学结构。d) 与不同浓度H2O2孵育的探针的荧光光谱。e) BC- H2O2对APAP诱导的肝损伤模型小鼠肝脏内源性H2O2的成像。f) 探针PEG3-HC-PB的化学结构和响应机制。g) 对照组小鼠和AKI模型小鼠在静脉注射探针PEG3-HC-PB后不同时间的明场图像和NIR-II荧光图像。h) H2O2-D4的探针结构和传感机制。i) 4T1小鼠在用H2O2-D4进行瘤内治疗前（0小时）和治疗后1、3、5和7小时的荧光成像。
此外，Guo等人设计并制备了一种近红外二区（NIR-II）探针（BC-H2O2），用于在APAP诱导的肝损伤模型中（图15c）。当BC- H2O2与H2O2反应时，观察到NIR-II荧光显著增强（43倍）（图15d）。在体内成像实验中，APAP诱导的小鼠组表现出比NAC治疗组和PBS组更强的NIR-II荧光（图15e）。这些数据验证了BC- H2O2在肝损伤模型中快速且灵敏地检测内源性H2O2的能力，其信号背景比（SBR）高达7。这种杂交设计策略为开发创新的可激活NIR-II探针铺平了道路。
值得注意的是，报道的近红外二区（NIR-II）探针通常具有扩展的共轭和疏水结构，这会在水性生物环境中引起聚集和非特异性蛋白结合。因此，它们的代谢主要通过肝脏进行。开发水溶性NIR-II探针对于实现肾脏清除和减轻肝脏毒性至关重要。Wu及其同事开发了一种可经肾脏清除的H2O2激活型NIR-II荧光探针（PEG3-HC-PB），该探针通过在分子中整合三个亲水性和生物相容性的PEG3基团来检测小鼠的急性肾损伤（AKI）（图15f）。当发生急性肾损伤时，肾脏区域会存在过表达的H2O2。临床尿路造影中常用的造影剂泛影葡胺（DTZ）是导致AKI的众所周知的因素。随着DTZ剂量的增加，NIR-II荧光信号会增强，因为更高水平的DTZ会导致更严重的肾脏损伤（图15g）。
最近，Li等人开发了一种可激活的近红外二区（NIR-II）探针H2O2-D4，用于特异性检测H2O2（图15h）。通过实时NIR-II荧光成像，评估了该探针在异种移植4T1肿瘤小鼠模型中成像H2O2的能力。在肿瘤内给予探针后，仔细监测并量化了活体小鼠肿瘤内H2O2激活的探针荧光信号的增强情况（图15i）。经过7小时的观察期后，发现肿瘤部位的NIR-II荧光信号比背景水平高出约50倍，创下了信号背景比（SBR）的新高。H2O2-D4可通过其敏感的荧光信号有效评估生物体内的H2O2，进一步拓展了生物医学研究和诊断的视野。
如图16e所示，Huang等人报道了一种由次氯酸（HClO）激活的荧光探针AIR。在此基础上，进一步构建了一种可激活的炎症报告分子（AIR-PE），用于结肠中pH触发的位点特异性释放（图16a）。这种设计最大限度地减少了背景干扰，使得在炎症性肠病（IBD）小鼠模型中，通过口服AIR-PE后进行实时近红外荧光成像（NIRF-II），能够清晰地观察到发炎的肠道并评估治疗效果（图16b）。DSS处理后6天，在小鼠中观察到明显的信号变化，肠道信号最大值比对照组高出8.7倍，表明在炎症性肠病进展过程中ClO−水平逐渐升高。本研究引入了适用于多功能可激活探针的近红外二区（NIR-II）分子框架，有助于疾病的早期诊断和治疗监测。这些发现为未来的临床应用带来了希望。
图16. HClO可激活的NIR-II探针。a) AIR-PE及其在结肠pH和HClO作用下的活化形式AIR-OH的化学结构。b) IBD小鼠经口灌胃AIR-PE后的代表性NIR-II图像。经许可转载。c) ANB-SHQ-6-pep传感器在体内可视化红藻氨酸（KA）诱导的癫痫的示意图。d) KA处理小鼠的大脑结构示意图。正常和癫痫小鼠大脑在注射ANB-SHQ-6-pep传感器后的体内NIR-II图像e)和信号强度f)。ICV：大脑下静脉；SSS：上矢状窦；TS：横窦。g) KA处理癫痫小鼠海马体受影响侧和正常侧的NIR-II信号强度。h) 正常和癫痫小鼠海马体（HIP）和齿状回（DG）、CA1、CA3亚区的尼氏染色。经许可转载。
活性氮物质（RNS）包括二氧化氮（NO2）、过氧亚硝酸盐（ONOO−）、S-亚硝基硫醇（RSNO）、一氧化氮（NO）和硝酰（HNO）。它们在血管舒张、神经传递和病原体抑制等生理和病理生理过程中发挥着重要作用。因此，RNS的识别、检测和定量分析仍是当前研究的活跃领域。
近红外二区（NIR-II）荧光成像因其高灵敏度和高选择性，成为一种有前景的ONOO−无创检测工具。Zhang等人开发了一种ONOO−可激活的NIR-II荧光探针IRBTP-B（图17a）。组织模拟研究表明，在深达5毫米的深度处可实现可靠的信号激活。在给予APAP后，小鼠肝脏中的荧光强度随时间增加，在注射IRBTP-B后15分钟达到峰值，表明药物治疗后ONOO−的产生增强（图17b）。
图17. ONOO−可激活近红外二区（NIR-II）探针。a) ONOO−可激活NIR-II荧光传感器IRBTP-B的化学结构和传感机制。b) 经不同物质（PBS、APAP和NAC+APAP）处理的IRBTP-B小鼠肝脏体内成像。c) CX染料的合成。d) CX染料的相应吸收光谱（实线）和发射光谱（虚线）。e) PN1100的结构和机制，该探针是通过将CX-1和CX-3负载到胶束中构建的。f)PN1100在ONOO−存在下的荧光光谱，g) 920 nm和1130 nm处的强度，h) F920/F1130（分别为920 nm和1130 nm处的荧光强度）的比值。i) 经PBS、APAP或APAP+NAC处理后的小鼠肝脏，随时间推移用PN1100处理后的比率图像。
Zhang的团队开发了一种用于检测ONOO−的近红外二区（NIR-II）探针PN1100（图17c–e）。在暴露于ONOO−（0-24 µM）后，由于CX-3的氧化，指示CX-1和CX-3相互作用的F920/F1130比值呈指数级增加（图17f–h）。在注射PN1100后的不同时间点，记录了肝脏在950 nm长通（LP）和1100 nm LP处的荧光信号。950LP/1100LP的比值图像清晰地表明，经氨基比林（APAP）处理的小鼠肝脏中产生了ONOO−，因为该比值显著高于PBS处理组和补救组（APAP + N-乙酰半胱氨酸（NAC））的比值（图17i）。基于比率信号计算，检测到经APAP处理的小鼠（300 mg kg−1）体内ONOO−的浓度在5–10 µM范围内。PN1100对ONOO−表现出可靠的信号变化，并成功应用于APAP诱导的肝毒性的体内检测。
3 利用NIR-II AOSFPs进行体内活性硫（RSS）检测
活性硫（RSS）包括硫醇（谷胱甘肽（GSH）、半胱氨酸（Cys）、同型半胱氨酸（Hcy））、二硫化物（RSSR）、过硫化物（R-S-SH/H2S2）、硫化氢（H2S）、亚磺酸（RSOH）、硫自由基（RS·）、多硫化物（R2Sn/H2Sn，n > 2）以及二氧化硫/亚硫酸盐/亚硫酸氢盐（SO2/SO32−/HSO3−）。活性硫在肝脏、胃肠道系统、胰腺、大脑和循环系统等多种组织中发挥抗氧化剂和信号分子的作用，有助于维持细胞健康的生理反应。
如图18a-c所示，Liu等人合成了一种能够被H2S激活的探针WH-3。通过原位注射将WH-3注入携带肿瘤的小鼠体内。同时，正常组织也接受了等剂量的探针注射，以评估信噪比（SBR）。如图18d所示，在肿瘤部位观察到强烈的近红外二区（NIR-II）荧光信号，在注射后60分钟达到峰值。相比之下，正常组织中检测到的NIR-II信号极微弱。这些发现表明，WH-3具有较长的激发波长和发射波长，可通过减少组织自发荧光和光子散射来提高成像性能。
图18. H2S可激活的近红外二区（NIR-II）探针。a) WH-X（WH-1、WH-2、WH-3、WH-4）的设计策略及其对H2S的响应机制。b) WH-X的结构。c) WH-X的最大发射波长。d) 肿瘤小鼠模型中H2S的体内成像。经许可转载。e) H2S-D4的结构及其检测H2S的机制。f) H2S-D4与NaHS相互作用后的吸收光谱。g) 4T1细胞与H2S-D4孵育不同时间后的代表性荧光图像。h) 用不同浓度的NaHS孵育4T1细胞后，再与H2S-D4孵育的荧光成像。i) LPS诱导急性肝炎症的小鼠在静脉注射H2S-D4前后的全身荧光成像。经许可转载。
近期，Li等人开发了一种可激活的NIR-II探针H2S-D4，用于特异性检测H2S（图18e,f）。为评估其在活细胞中对H2S进行荧光成像的可行性，研究人员开展了一系列实验。结果显示细胞探针荧光强度随时间增强，表明细胞内的H2S-D4持续转化为NH2-D4（图18g）。此外，细胞探针荧光信号随NaHS剂量增加而增强，说明其对活细胞内不同浓度H2S具有响应性（图18h）。在体内实验中，对腹腔注射LPS和L-半胱氨酸（L-Cys）的小鼠静脉注射H2S-D4，并记录NIR-II荧光信号。LPS组小鼠表现出更显著的时间依赖性信号增强（图18i）。这些发现共同表明，H2S-D4能通过灵敏的荧光信号有效评估生物体内的H2S。
2021年，Lin等人开发了GSH激活型NIR-II荧光探针LET-7，用于体内GSH的高灵敏度、高选择性可视化成像。值得注意的是，体内实验证明LET-7对GSH具有高灵敏度和优异的选择性（图19a）。将LET-7瘤内注射或皮下注射至同一小鼠的肿瘤组织或正常组织（肿瘤对侧）后，肿瘤区域的NIR-II信号随时间快速显著增强，清晰勾勒出肿瘤轮廓，而正常组织在60分钟内未见明显NIR-II信号（图19b）。这些发现凸显了LET-7作为设计可激活NIR-II荧光探针的重要工具价值，可用于体内GSH及其他疾病相关生物标志物的成像研究。
图19. 谷胱甘肽（GSH）激活型近红外二区（NIR-II）探针。a) 用于体内可视化谷胱甘肽的谷胱甘肽激活型近红外二区探针（LET-7）示意图。b) 探针注射后小鼠的时间依赖性近红外二区荧光（NIR-II FL）图像，其中LET-7分别瘤内（肿瘤侧，红色圆圈）和皮下注射（正常组织侧，蓝色圆圈）。c) MC-PSE的结构以及反应激活型解聚用于谷胱甘肽检测的J-聚集形成。d) 体内成像实验示意图。e) 皮下肿瘤小鼠模型中的时间依赖性近红外二区荧光成像。f) 正常和肿瘤区域的时间依赖性信号背景比（SBR，正常或肿瘤/空白）。g) (e)中60分钟时的信号背景比。
酶参与生物体内各种生理和病理过程，其异常表达与包括癌症在内的多种疾病的发生发展相关。因此，开发新型可激活荧光探针用于检测酶活性，对于深入理解酶与疾病之间的关联具有重要意义。
2021年，一种适用于近红外二区窗口荧光成像的、用于检测硝基还原酶的新型荧光开启型探针（RHC-NO2）被报道（图20a）。由于缺氧条件下硝基还原酶水平升高，研究选择携带皮下A549肿瘤的BALB/c裸鼠作为模型。向A549荷瘤小鼠静脉注射探针RHC-NO2后，如图20b所示，肿瘤区域的荧光强度逐渐增强，在注射后约12小时达到最大NIR-II信号，随后随时间推移而减弱。值得注意的是，注射后4小时，肿瘤组织即可与周围正常组织区分开来，且肿瘤边界在长达24小时内保持清晰可见。
图20. NTR可激活的NIR-II探针。a) RHC-NO2用于NTR的结构和机制。b) 注射RHC-NO2后A549肿瘤小鼠的NIR-II图像。c) Rap-N用于NTR的结构和机制。d) 4T1和CT-26肿瘤的时间过程NIR-II荧光图像。
此外，Lei等人通过在Py-2骨架中引入硝基苯单元，开发了NTR响应型探针Rap-N（图20c）。原位注射Rap-N后，在4T1和CT-26肿瘤区域均观察到显著的NIR-II荧光信号，且信号在30分钟内逐渐增强至峰值（图20d）。4T1肿瘤的荧光信号比值（F1000 LP/F900 LP，约0.59）明显高于CT-26肿瘤（约0.53），提示两种肿瘤类型的缺氧水平存在差异。这些发现证明了Rap-N在肿瘤内能被NTR选择性激活，证实了其作为体内传感探针的可靠性。
Gu等人开发了一种NAG激活型荧光纳米探针BOD-II-NAG-NP，该探针在NIR-II区域发射荧光，用于检测急性肾损伤（图21a）。图21b展示了BOD-II-NAG与NAG反应后，在710 nm处产生NIR-I吸收，同时490 nm处吸收降低。值得注意的是，在1000 nm处观察到NIR-II荧光的显著增强（图21c）。荧光滴定实验证明BOD-II-NAG可通过开启式NIR-II荧光检测NAG，其检测限经计算为0.72 mU·mL−1（图21d）。为提高体内应用所需的水溶性，将BOD-II-NAG整合至mPEG-DSPE聚合物基质中，最终制得水分散性纳米探针BOD-II-NAG-NP。注射后5分钟，BOD-II-NAG-NP即在肾脏区域产生明亮清晰的NIR-II信号，并在顺铂处理16小时后仍能维持最大信号强度（图21e），随后该信号随时间逐渐减弱。此外，采用BOD-II-NAG-NP进行的荧光成像具有更高的清晰度与空间分辨率，NIR-II信号主要定位于急性肾损伤小鼠的肾脏区域。这些结果突显了BOD-II-NAG作为NAG检测探针的良好应用前景。
氨基肽酶N（APN）是一种膜结合的锌金属肽酶，在肿瘤生长、侵袭和转移中发挥着关键作用。Wu等人开发了一种可激活APN的光声/近红外二区（NIR-II）荧光双模态成像纳米探针，用于追踪淋巴转移，并为肿瘤切除提供术中指导。TX-APN@BSA采用生物友好的牛血清白蛋白（BSA）作为基质来负载分子探针分子，从而确保了足够的水分散性和生物相容性（图22a）。注射TX-APN@BSA后，观察到NIR-II荧光信号显著且稳定增加，表明该探针能够实时成像肿瘤中的APN（图22b）。激活后的纳米探针发出的强烈NIR-II荧光信号有助于可视化淋巴转移（图22c）。此外，TX-APN@BSA能够利用NIR-II荧光成像为手术切除淋巴结中的转移瘤和足垫处的原发瘤提供视觉指导（图22d）。因此，这种纳米探针有望成为检测生物标志物APN及相关疾病应用的强大工具。
β-半乳糖苷酶（β-gal）作为卵巢癌发生和细胞衰老过程中的关键生物标志物，具有重要研究价值。Guo等人通过精巧设计，开发了Flavchrom-4作为β-gal特异性探针（图23a）。注射后30分钟内，Flavchrom-4在肿瘤部位即显示出显著的近红外二区荧光，并在60分钟内持续增强至峰值（增强6.3倍），证实了其能被β-gal在肿瘤原位快速激活的特性（图23b,c）。这种π共轭杂化策略为开发高亮度、可激活的小分子近红外二区探针开辟了新途径，显著拓展了体内诊断应用的工具库。
图23. a) β-半乳糖苷酶探针的设计过程。b) 小鼠瘤内注射Flavchrom-4后的近红外二区（NIR-II）成像。c) 体内荧光成像实验中肿瘤部位近红外二区荧光信号强度的评估。经许可转载。
蛋白质二硫键异构酶在调节血栓形成过程中发挥关键作用，已被确立为抗血栓治疗的重要靶点。Yu等人开发了一种新型基于超分子复合物的纤维蛋白靶向、PDI响应型NIR-II探针（IR806-PDA@BSA-CREKA）。如图24a所示，IR806-PDA的二硫键可在PDI催化下发生异构化，所得催化产物展现出NIR-II荧光。在靶向肽引导下，IR806-PDA@BSA-CREKA能够锚定于血栓部位，从而对活化血小板表面的PDI作出响应并产生NIR-II荧光。如图24b所示，该纳米探针在血栓内快速富集，吻合口血栓在注射后1-1.5小时内即可实现可视化成像。荧光强度在注射3小时后达到峰值，揭示了IR806-PDA@BSA-CREKA具备快速激活与成像能力，这对早期血栓检测尤为重要。如图24c所示，注射rt-PA（纤溶药物）后，新鲜血栓的NIR-II荧光信号迅速减弱，并在15分钟内几乎完全消失，表明该探针能够有效监测纤溶过程。这些研究结果证明该纳米探针可作为血栓快速可视化与动态追踪的候选工具。
图24. a) IR806-PDA@BSA-CREKA的构建与激活示意图。b) 利用IR806-PDA@BSA-CREKA进行吻合口血栓形成的体内近红外二区（NIR-II）荧光成像。c) 小鼠右侧颈动脉血栓溶解的NIR-II荧光成像。
5 基于NIR-II可激活有机小分子荧光探针的体内pH检测
pH是维持生物体内环境稳态的关键因素。例如，细胞外pH降低是与癌症侵袭、进展和转移密切相关的关键指标。因此，监测活体器官中的pH水平对于深入了解生理和病理过程至关重要。
Zhang等人报道了一种苯并噻喃鎓五甲川花菁染料BTC1070，该染料在水溶液中具有稳定的NIR-II发射和pH响应特性（图25a）。利用这一特性，研究人员进行了体内比率成像以量化胃内pH值，其结果与使用标准pH计测得的数据高度吻合。在注射了BTC1070的小鼠体内，对约2-4毫米组织深度进行无创NIR-II成像，结果显示在两种pH条件下胃部轮廓清晰且伪彩色信号存在显著差异（图25b-d）。这项工作提出了一种基于调控苯并噻喃鎓或其他杂环π电子系统来开发pH可激活探针的策略。
图25. pH激活型近红外二区（NIR-II）探针。a) BTC1070的结构和pH检测机制。b–d) 左图：数码照片，展示小鼠和解剖后的胃部。右图：两种不同pH条件下小鼠胃部的荧光图像和相应的比率荧光图像。e) 纳米粒子的吸收光谱和荧光光谱。f) 在指定时间点注射P-ipr@Gal、PAsp@Gal纳米粒子和Gal-BDP后，肿瘤部位的高对比度近红外二区荧光成像。
如前文图13所述，Yan等人报道了pH敏感的P-ipr@Gal纳米颗粒。在酸性条件下，Gal-BDP染料从H-聚集体转变为J-聚集体，表现出与PAsp@Gal相似的光物理性质（图25e）。如图25f所示，注射P-ipr@Gal NPs组的小鼠在注射后24小时才在肿瘤部位出现荧光信号。这种延迟主要源于P-ipr@Gal NPs在肿瘤区域富集后，需要在酸性微环境中经历载体崩解、染料释放及J-聚集体激活等一系列变化才能恢复荧光。随后肿瘤部位荧光逐渐增强，P-ipr@Gal NPs在注射后36小时达到最大信背比（15.7）。这些结果凸显了P-ipr@Gal NPs作为肿瘤靶向与富集载体的潜力。该机制为实现精准的荧光成像引导癌症治疗提供了有效途径。
6 基于NIR-II可激活有机小分子荧光探针的体内粘度检测
粘度在多种生物过程中发挥作用，包括代谢物扩散和蛋白质聚集。粘度稳态的异常偏离与多种疾病相关，例如心血管疾病、阿尔茨海默病、糖尿病和动脉粥样硬化。监测粘度水平可为诊断和理解这些疾病提供关键信息。
Xiong课题组设计并合成了粘度响应型近红外二区荧光探针Cy-914（图26a）。通过高脂饮食（60 kcal%脂肪）联合地塞米松注射，建立了非酒精性脂肪性肝病小鼠模型。在第5天、第10天和第15天静脉注射Cy-914，以第0天的小鼠作为对照组。与对照组相比，患有不同程度脂肪肝的小鼠表现出显著增强的NIR-II荧光，其中第10天观察到最高的信背比（2.6:1）（图26b）。值得注意的是，第15天时，NAFLD小鼠的荧光强度略有下降，这可能是由于腹部脂肪增加导致光穿透性降低所致。总之，Cy-914证明了其能够以高灵敏度、无创方式检测NAFLD。
图26. a) 粘度响应性Cy-914用于同时可视化非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）和转移性肠道肿瘤的示意图。b) 静脉注射Cy-914后，不同脂肪肝程度活体小鼠体内粘度变化的荧光成像。经许可转载。c) DPXBI对粘度的分子结构和拟议机制。d) APAP诱导的体内损伤的代表性近红外二区（NIR-II）荧光图像。e) HIRI小鼠中的实时NIR-II荧光成像。
此外，Zhang等人报道了一种用于肝损伤早期诊断的聚集诱导发光探针DPXBI。[45] 该探针对粘度变化具有高灵敏度，能提供快速响应和高选择性（图26c）。在对小鼠腹腔注射对乙酰氨基酚后，通过尾静脉注射DPXBI并进行NIR-II荧光活体成像。如图26d所示，数分钟内即可在肝脏区域观察到DPXBI的NIR-II荧光信号，且信号强度随对乙酰氨基酚剂量增加而增强，表明肝损伤程度与荧光强度存在相关性。DPXBI通过荧光成像有效检测到伴随肝损伤进展而持续升高的粘度变化，为药物性肝损伤的诊断提供了重要支持。此外，该探针还能精确定位肝缺血再灌注损伤病灶（图26e）：注射DPXBI后，病灶区域荧光信号逐渐增强。这些发现表明，粘度成像技术能为急性肝损伤提供优异的早期高灵敏度原位诊断。DPXBI有望成为研究肝毒性病理机制与治疗策略的有力工具。
结论与展望
近红外二区可激活有机小分子荧光探针结合了近红外二区成像与响应性成像的优势，具备组织穿透深、信噪比高、分辨率佳等特点。其低毒性特性也使其适用于长期成像与动态监测，显示出强大的临床转化潜力。本综述系统评价了该领域常用的四类关键荧光团（花菁、半花菁、氧杂蒽和BODIPY），探讨了其化学性质、光物理与光谱特性以及合成策略。同时，重点阐述了近红外二区可激活有机小分子荧光探针的设计方法及其在生物成像应用中的最新进展。这类探针在生物医学应用中展现出多项优势，包括深组织穿透、低组织自发荧光、弱光散射和高信背比。
然而，当前研究与应用中仍存在诸多挑战：1）特异性不足——探针易受生物分子干扰，对特定病理或生理过程缺乏选择性；2）量子产率低——导致信号微弱，成像灵敏度下降；3）合成工艺复杂——制约大规模生产；4）水溶性差——影响生物利用度；5）光稳定性不佳——部分探针易发生光漂白；6）临床转化障碍——安全性及有效性数据不足，阻碍监管审批；7）需开展大规模临床试验——以验证近红外二区可激活有机小分子荧光探针在实际应用中的安全性、有效性与一致性；8）与传统成像技术的竞争——近红外二区成像需在分辨率、特异性及成本效益方面证明其相较于现有临床成像模态（如MRI、CT和PET）的明显优势。
鉴于上述情况，近红外二区可激活有机小分子荧光探针的未来发展可能包括以下方向：1）优化合成路径，通过对新型探针结构进行功能化修饰以提升效能与功能性；2）通过杂化策略整合多元结构，发挥不同染料的协同优势；3）在J-聚集有机荧光化合物最新进展基础上，探索分子聚集态调控作为探针开发的新路径；4）深入研究疾病发病机制，识别关键生物标志物，并据此设计结构适配的探针以实现精准识别；5）采用"双锁"探针策略提升选择性，最大限度减少脱靶效应；6）拓展药代动力学与生物相容性研究，推动临床转化；7）借助纳米技术实现纳米尺度设计与智能调控，用于生物体内微观环境的精准检测与调控。
参考文献
Chen, Zikang, et al. "Activatable molecular probes with clinical promise for NIR‐II fluorescent imaging." Small 21.6 (2025): 2411787.
原文链接
https://doi.org/10.1002/smll.202411787
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