2026年8月5日，华中科技大学武汉光电国家研究中心生物医学光子学研究部、华中科技大学生物医学光子学教育部重点实验室陈巍教授团队在近红外二区（NIR-II）荧光成像领域取得重要突破。团队提出单原子C→N骨架编辑分子工程策略，实现半花菁 NIR-II J - 聚集体的可控设计与超分子组装调控，构建的 NIR-II 光学探针可完成活体肿瘤淋巴转移示踪、荧光手术导航及抗转移药物疗效评估。相关成果发表于《Angewandte Chemie International Edition》，并入选期刊 Hot Paper（热点论文）。
针对有机发光染料易发生聚集诱导猝灭（ACQ）以及NIR-II J-聚集体缺乏通用设计准则的领域瓶颈，本研究通过单原子 C→N 骨架替换策略，同步调控分子电子结构与滑移堆叠模式，成功构筑了发射波长超过 1000 nm 的高稳定、高亮度 NIR-II J-聚集体。在此基础上，团队发展了HZOE有机染料库并系统阐明了构效关系，证实受体共轭结构与酚羟基是调控聚集发光的关键位点。其中，最优染料HZOE9的量子产率优于绝大多数传统菁类NIR-II染料；此外，酚羟基的可调控特性为开发刺激响应型近红外二区探针提供了全新设计思路。
图1. 单原子C→N骨架编辑策略构筑NIR-II J-聚集体及其用于活体成像应用。
为实现活体生物应用，研究将 HZOE9 J-聚集体封装叶酸修饰 F127 纳米胶束，得到生物相容性纳米探针 HZOE9@F127-FA NPs。包封过程引起的微环境变化仅导致光谱调节，而未破坏J聚集体形成所依赖的有序超分子结构。相较临床造影剂 ICG，其荧光亮度、光稳定性、组织穿透深度全面提升，在 5 mm 仿组织深度下仍可清晰成像。细胞毒性、组织染色与活体代谢实验证实探针低毒安全，主要经肝胆途径排出，满足活体长期成像的生物安全要求。
图2. 探针HZOE9@F127-FA的制备、表征及NIR-II荧光成像性能。
研究基于 4T1 乳腺癌荷瘤小鼠模型完成多维度活体成像验证：探针依托叶酸受体实现肿瘤、淋巴管双靶向识别，瘤内注射 5 分钟即可清晰显影前哨淋巴结，荧光信号稳定维持 4 小时以上，能够动态追踪肿瘤细胞向远端淋巴结渐进转移全过程；依托探针的高对比度荧光信号，可精准引导原发瘤与转移淋巴结完整切除，病理切片证实彻底清扫转移淋巴结能够显著抑制肺部远端转移。此外，该成像体系可无创、定量评估依托莫西、5 - 氟尿嘧啶等药物的抗淋巴转移效果，荧光定量数据与组织病理检测结果高度匹配。该单原子骨架编辑策略具备普适性，可推广至多种荧光母核用于高性能 NIR-II 聚集发光染料开发，在肿瘤分期诊断、术中荧光导航、抗肿瘤转移药物疗效动态监测等方向具备极高临床转化潜力。
图3. 探针HZOE9@F127-FA 用于肿瘤淋巴转移药效评价。
这项研究得到了国家自然科学基金资助。华中科技大学为唯一完成单位，华中科技大学武汉光电国家研究中心生物医学光子学研究部、华中科技大学生物医学光子学教育部重点实验室博士生魏星和何令超为论文共同第一作者，陈巍教授为通讯作者。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.5207784
