本文要點：高性能熒光染料的稀缺，仍是目前的近紅外二區(qū)成像領域面臨的嚴峻瓶頸�，F(xiàn)有染料普遍存在光吸收率低、發(fā)射效率差及合成繁瑣等問題。本文提出了一種簡明的兩步環(huán)化策略，以易得原料構建了名為BM-engineered的新型高亮度近紅外二區(qū)染料家族。BM染料具有完全剛性和共平面的骨架，展現(xiàn)出優(yōu)異的摩爾消光系數(shù)（εDCM = 1.9–3.7 × 105 M–1 cm–1）、高熒光量子產率（DCM中ΦF = 10.4–18.0%）以及顯著的光化學穩(wěn)定性。值得注意的是，BM3以其卓越的近紅外二區(qū)光學性能（ε = 3.7 × 105 M–1 cm–1，ΦF = 18.4%）重新定義了該領域的光學性能標準，成為迄今報道的最亮近紅外二區(qū)熒光染料。憑借這一優(yōu)勢，BM3在超低劑量下即可實現(xiàn)高分辨率生物成像，不僅能夠實現(xiàn)腦血管（3 nmol）和淋巴管（75 pmol）成像，還能精確檢測缺血再灌注模型中微小的腦毛細血管損傷。更引人注目的是，BM3首次實現(xiàn)了對化學和細菌刺激引發(fā)的炎癥淋巴系統(tǒng)的精確實時追蹤，揭示了先前難以捉摸的不同病理生理模式。本研究不僅開創(chuàng)了一種面向超亮近紅外二區(qū)熒光染料的簡化合成策略，而且拓展了生物成像精度和疾病診斷的前沿，為生物醫(yī)學創(chuàng)新和臨床應用釋放了巨大潛力。

---

本文針對近紅外二區(qū)熒光成像領域面臨的核心瓶頸——高性能熒光染料稀缺（存在摩爾消光系數(shù)低、量子產率低、合成復雜等問題），提出了一種創(chuàng)新的解決方案。作者團隊受前期研究啟發(fā)，利用易得的商業(yè)化原料和簡單的兩步合成法(圖1)，開發(fā)出了一種名為BM染料的新型高亮度近紅外二區(qū)熒光骨架。BM染料的關鍵設計在于其完全剛性和共平面的稠環(huán)結構，這與傳統(tǒng)柔性骨架的染料形成鮮明對比。這種獨特結構帶來了多重優(yōu)勢：1）極高的摩爾消光系數(shù)（BM3達3.7 × 10⁵ M⁻¹ cm⁻¹）；2）高熒光量子產率（BM3在DMSO中達18.4%），有效抑制了非輻射衰變；3）卓越的光穩(wěn)定性。其中，BM3的綜合亮度超越了所有已報道的近紅外二區(qū)分子，刷新了該領域的性能紀錄。作為概念驗證，BM3在極低劑量下即實現(xiàn)了高質量的腦血管和淋巴管成像，性能優(yōu)于現(xiàn)有市售染料，并首次實現(xiàn)了對炎癥淋巴系統(tǒng)的精確實時追蹤。該研究不僅提供了一種簡捷高效的高亮度染料構建策略，也通過實驗與計算分析揭示了分子結構與光學性能的關聯(lián)，為下一代近紅外二區(qū)熒光探針的理性設計指明了方向，對推動高精度生物成像和疾病診斷具有重要意義。

圖1. 以常見原料（水楊醛和環(huán)己酮衍生物）為起始材料，通過簡潔的合成路線合理設計NIR-II熒光團骨架。

羅丹明和花菁染料是廣泛使用的陽離子染料，以其可調諧的波長、高摩爾吸光度和強熒光發(fā)射而聞名，使其成為熒光成像和光療的理想選擇。這些染料通常具有大而剛性的共軛骨架，π電子在分子結構上幾乎均勻分布（圖2a）。通過引入不同的取代基或改變共軛長度，可以調整其光物理性質（λabs/em、ΦF和ε等）。值得注意的是，這些染料采用非極性基態(tài)，尤其是在極性介質中。在此狀態(tài)下，π電子密度分布是對稱的，導致正電荷離域化和最小的鍵長交替。這種結構排列減少了激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間的振動耦合，有助于最小化非輻射衰變途徑。這些特性因此賦予了它們強的光吸收和有利的發(fā)射性質。

圖2. (a) 花菁和羅丹明染料的對稱π電子分布。(b) BM染料的設計策略。(c) BM染料的合成路線。(d) BM0、BM1、BM2和BM3的靜電表面電勢。(e) 被各種立體、給電子和吸電子基團取代的BM染料的不同結構。

首先研究者采用計算分析來指導染料骨架的設計，旨在避免不必要的試錯。為了研究不同"橋"構型的影響，模擬了兩種參考化合物，Dye1 (D1) 和 Dye2 (D2)，如圖2b所示。對于D1，聚甲炔橋未能完全環(huán)化，導致其在基態(tài)下呈現(xiàn)扭曲和非平面結構，預示著較差的化學穩(wěn)定性。此外，在光激發(fā)下，D1易于形成以完全電荷分離為特征的TICT態(tài)，使其既無熒光又化學不穩(wěn)定。進一步設計了BM，通過用sp2雜化的氧橋原子取代兩個–C(CH3)2–基團，旨在減少分子扭曲。正如預期的那樣，經計算分析證實，BM確實展現(xiàn)出更好的平面性。

如圖2b所示，BM染料具有線性結構和對稱的π電子分布。它們由烷基取代的苯胺作為給體、聚甲炔作為橋連以及在整個骨架上離域的正電荷組成。與傳統(tǒng)的NIR-II花菁染料中裸露的甲炔基以及羅丹明染料中的稠合多環(huán)相比，BM染料中的共軛雙鍵通過并入剛性的六元脂環(huán)得到穩(wěn)定。這種結構設計有效抑制了困擾傳統(tǒng)花菁染料的旋轉、構象轉變和光異構化，從而顯著增強了它們的結構穩(wěn)定性和電子穩(wěn)定性。此外，稠環(huán)數(shù)量的戰(zhàn)略性減少和氧原子的引入緩解了過度親脂性和π–π堆積的問題。這種方法協(xié)同增強了光捕獲能力（ε）和發(fā)射效率（ΦF），最終實現(xiàn)卓越的亮度。

本研究的主要目標是構建具有高亮度以及簡化合成步驟的NIR-II染料骨架。如圖2c所示，采用了兩步合成法：（1）通過‌Domino Oxa–Michael–Aldol 縮合反應生成酮中間體，（2）該中間體與不同的芳基鋰試劑反應，酸化后得到一系列BM染料。BM3以環(huán)狀氨基作為末端取代基，相較于BM1和BM2表現(xiàn)出更優(yōu)越的光學性質，包括紅移的吸收/發(fā)射峰、更高的摩爾吸光度和量子產率，這歸因于其增強的給電子能力和構象約束�；�于這一優(yōu)化的核心結構，通過對內消旋苯環(huán)進行官能化，進一步豐富了BM骨架的多樣性（圖2e），引入了空間位阻基團（BM4–6）、給電子基團（BM7–8）和吸電子基團（BM9–10）。該系列化合物使研究者能夠系統(tǒng)研究結構-性質關系，并精細調控光物理行為（圖3a,b）。

圖3. BM1–6的光譜表征。

獲得了這些染料后，首先研究了它們的光物理性質。這些染料在各種溶劑中的吸收和發(fā)射光譜如圖3，相應的光物理數(shù)據(jù)總結于圖3i中。可以觀察到，所有三種染料在600 nm至900 nm之間均表現(xiàn)出強的NIR吸收，并且隨著氨基取代基給電子能力的增強，染料的吸收最大值（λabs）按BM1 < BM2 < BM3的順序逐漸紅移，這一趨勢在不同溶劑中保持一致。具體而言，BM1、BM2和BM3在CH2Cl2中的吸收最大值分別為852 nm、858 nm和895 nm。此外，剛性的對稱結構賦予了所有三種染料高的摩爾消光系數(shù)。BM1和BM2在CH2Cl2和CHCl3中的ε值超過3.0 × 10⁵ M⁻¹ cm⁻¹，而BM3在CHCl3中達到更高的值，為3.7 × 10⁵ M⁻¹ cm⁻¹，遠遠超過類似光譜范圍內大多數(shù)已報道的NIR-II熒光染料。BM3光學性能的穩(wěn)健性體現(xiàn)在即使在甲醇中（一種常會破壞電子對稱性的極性溶劑），其仍保持高的ε（2.8 × 10⁵ M⁻¹ cm⁻¹）。

當從有機環(huán)境過渡到水相環(huán)境時，它們的光物理行為出現(xiàn)了有啟示性的差異。如圖S3和S4所示，BM1和BM2保留了與在有機溶劑中相似的光譜特征，盡管由于水的高極性而發(fā)生了適度的藍移和ε降低，例如，BM1從DCM中的852 nm移動到PBS中的830 nm。然而，BM3呈現(xiàn)出顯著的對比：其大而剛性的平面結構驅動了明顯的H-聚集，嚴重損害了其溶解度。雖然在PBS中在885 nm附近仍可觀察到微弱的吸收（圖3f），但主導的最大吸收峰急劇藍移至733 nm。采用分子分散策略，使用Tween 80作為助溶劑。值得注意的是，僅在PBS中引入0.01%的Tween 80就引起了顯著的光譜恢復：BM3的λabs從733 nm激增至896 nm，同時ε恢復到1.1 × 10⁵ M⁻¹ cm⁻¹。進一步提高Tween 80濃度帶來的變化可忽略不計，表明其已完全恢復到單體狀態(tài)。

接下來，進一步研究了它們的熒光性質。如圖3d、所示，三種染料在不同溶劑中的最大熒光波長（λem）范圍為870 nm至930 nm。具體而言，BM1、BM2和BM3在CH₂Cl₂中的發(fā)射最大值分別位于879 nm、893 nm和912 nm。所有三種染料均隨溶劑極性增加而表現(xiàn)出輕微的發(fā)射藍移；例如，BM1的λem從CH₂Cl₂中的879 nm移動到甲醇中的866 nm。令人滿意的是，BM1和BM2在PBS中表現(xiàn)出優(yōu)異的溶解性，并保持了與有機溶劑中相當?shù)母邿晒鈴姸�，盡管其λem值略有藍移（圖3e）。然而，BM3表現(xiàn)出明顯不同的行為：在PBS中的嚴重聚集極大地猝滅了其發(fā)射（圖3g）。引人注目的是，在加入Tween 80后，BM3在PBS中的熒光強度激增近10倍，達到與甲醇中相當?shù)牧炼人�平。這種改善伴隨著λem的顯著紅移，從DCM中的912 nm移動到Tween 80溶液（0.5%）中的933 nm，反映了其單體形式的恢復。

隨后，研究者進一步評估了BM1、BM2和BM3相對于基準染料ECXb的相對熒光量子產率（ΦF）。從圖3i可以看出，所有三種染料在有機溶劑中均表現(xiàn)出高的ΦF，在鹵代溶劑（CH₂Cl₂、CHCl₃和1,2-二氯乙烷）中的值超過10%。其中，BM3在DMSO中顯示出最高的ΦF，為18.4%。盡管在極性溶劑中ΦF有所下降，BM3在甲醇中仍保持相對較高的ΦF，為4.4%，優(yōu)于大多數(shù)已報道的NIR-II分子。即使在發(fā)生嚴重聚集誘導猝滅的PBS中，BM3仍保持可測量的ΦF，為0.6%。引人注目的是，加入Tween 80作為增溶劑后，其ΦF激增近9倍，達到非凡的5.4%，凸顯了聚集控制在釋放該染料全部發(fā)射潛力中的關鍵作用。

為了評估固有亮度（ΦF × ε），進一步計算了三種染料在不同溶劑中的亮度值。如圖3i、所示，BM1、BM2和BM3在各種溶劑中的亮度值均超過10⁴ M⁻¹ cm⁻¹。值得注意的是，BM3在CH₂Cl₂中達到了6.4 × 10⁴ M⁻¹ cm⁻¹的卓越亮度，躋身迄今報道的最亮NIR-II熒光染料之列。即使在甲醇和Tween 80溶液（0.5%）中，BM3仍保持高值，分別為1.2 × 10⁴和0.6 × 10⁴ M⁻¹ cm⁻¹�？傮w而言，與BM1和BM2相比，BM3在各種溶劑中表現(xiàn)出更優(yōu)越的光物理性質，包括更長的λabs和λem、更大的ε以及更高的ΦF。在相同光譜范圍內，BM3名列前茅，且遠遠優(yōu)于先前報道的NIR-II染料。

圖4. BM3 and ECXb in CH2Cl2的理論計算和光譜表征

一般來說，εmax主要由兩個參數(shù)決定：振子強度（f）以及紫外-可見-近紅外吸收光譜的半高全寬（fwhm）。通過計算表明， BM3的f值為1.8536，與ECXb（1.6938）相比更大。BM3的f值較大源于電荷離域化增強，這體現(xiàn)在沿所標示聚甲炔鏈的BLA值�。�0.033），以及在HOMO → LUMO躍遷過程中電荷轉移距離dCT極小（0.706 Å）（圖4a、b）。此外，實驗數(shù)據(jù)顯示，在紫外-可見-近紅外吸收光譜中，BM3比ECXb表現(xiàn)出更窄的fwhm（BM3為667 cm⁻¹，ECXb為703 cm⁻¹，圖4c）。

fwhm量化了紫外-可見-近紅外光譜的展寬程度。小的fwhm有助于提高εmax。fwhm的增加（或紫外-可見-近紅外吸收光譜的展寬）主要歸因于溶劑-染料相互作用。較小的fwhm值表明BM3經歷的染料-溶劑相互作用弱于ECXb。這很可能是由于BM3中的π共軛網(wǎng)絡比ECXb中的更�。ㄓ帽交�片段替換了萘）。出于同樣的原因，研究者還注意到在熒光光譜中BM3的fwhm也小于ECXb（BM3為698 cm⁻¹，ECXb為736 cm⁻¹，圖4c）。增強的振子強度f和減小的fwhm共同促成了BM3 εmax的提高。

接著還分析了BM3相比ECXb具有更高量子產率的分子原因。為此，計算了BM3和ECXb在S₁態(tài)的Huang–Rhys (HR)因子 （圖4d）。HR因子表征了電子-聲子耦合強度，大的HR因子（尤其是在熱可達的低頻區(qū)域，即<200 cm⁻¹）表明顯著的非輻射衰變。計算顯示，ECXb在7.83 cm⁻¹處表現(xiàn)出顯著更高的HR因子，為6.39，大約是BM3的六倍。ECXb中這個升高的HR因子主要歸因于呫噸橋的旋轉自由度。相比之下，BM3中氧橋原子的引入有效限制了這種旋轉運動，從而降低了HR因子和非輻射衰變。表明了BM3具有比ECXb更高的量子產率。

圖5.（a）用不同的供電子基團和吸電子基團取代的BM染料的不同結構。BM3，7-10在不同有機溶劑中的紫外-可見-近紅外吸收光譜（b）和發(fā)射光譜（c）。BM3，7-10在含有0.5%吐溫80的PBS中的紫外-可見-近紅外吸收光譜（d）、發(fā)射光譜（e）。

為了探索BM骨架的結構-性質關系，研究者合成了一系列在內消旋位具有不同空間和電子性質的衍生物（BM4–10）（圖5a）。帶有空間位阻芳基的BM4–6表現(xiàn)出與BM3幾乎相同的光物理性質（λabs/λem、ε、ΦF和τF），這與它們共享的核心結構一致。例如，BM4和BM5在CH₂Cl₂中的λabs/λem分別約為901/930 nm和904/934 nm，并具有高的ΦF值，分別為13.5%和12.8%。出乎意料的是，BM4–6在Tween 80水溶液中均表現(xiàn)出相對較長的熒光壽命，分別測得為0.54、0.55和0.31 ns，這可能是由于膠束環(huán)境中分子間相互作用被抑制所致。

接下來，研究者引入了給電子基團（BM7，BM8）和吸電子基團（BM9，BM10）。它們的光學性質隨取代基的電子性質發(fā)生系統(tǒng)性變化（圖5b，c）。給電子基團引起藍移（例如，BM7在TCM中的λabs/λem：884/913 nm），而吸電子基團引起紅移（例如，BM10：903/930 nm）。這種趨勢在Tween 80水溶液中被放大（圖5d，e）。BM7和BM10分別顯示出藍移和紅移的吸收和發(fā)射峰，位于880/920 nm和905/941 nm。盡管存在這些位移，所有衍生物在有機溶劑中仍保持了與BM3相當?shù)母吣�爾吸光度和熒光量子產率。值得注意的是，BM8和BM10在PBS中形成了非發(fā)射的J-聚集體。

圖7. BM染料對氧化劑、還原劑、不同pH溶液中的吸收光譜和熒光光譜測試

BM染料的共軛聚甲炔骨架含有潛在的親電位點，理論上使其易受活性氧或親核試劑的降解。為了嚴格評估其化學穩(wěn)定性，將染料與一組氧化性試劑（ClO⁻、H₂O₂、ONOO⁻、•OH）和還原性試劑（GSH、Cys、SH⁻、HSO₃⁻）共同孵育。如圖7a、b所示，與ClO⁻（100 μM）、H₂O₂（100 μM）、ONOO⁻（100 μM）和•OH（100 μM）孵育1小時后，大多數(shù)BM染料保留了超過90%的原始吸光度，強烈表明它們對氧化應激具有優(yōu)異的抵抗性。同時，當暴露于強還原性環(huán)境（包括Cys（100 μM）、GSH（1000 μM）、SH⁻（100 μM）和HSO₃⁻（100 μM））時，大多數(shù)BM染料也表現(xiàn)出顯著的抵抗性。BM1和BM2的中等敏感性可能歸因于其末端氨基取代基的化學性質，這可能促進了替代的還原途徑。BM3及其類似物（具有剛化的環(huán)狀氨基）具有更優(yōu)異的穩(wěn)定性，進一步證實了這種結構依賴的反應性。重要的是，測試中使用的還原試劑濃度與生理水平一致，而氧化試劑的濃度遠遠超過典型的生理活性氧水平。因此，可以得出結論，BM染料（其中BM3最為突出）具有完全足以用于生物應用的化學穩(wěn)定性。值得注意的是，分散劑Tween 80顯著增強了BM3的表觀pH穩(wěn)定性。在Tween 80溶液中，僅在pH > 11時才觀察到顯著的光譜變化（圖7c–e），表明膠束包封提供了額外的抗堿水解保護作用。

除了化學穩(wěn)定性，光穩(wěn)定性也是決定成像質量的重要參數(shù)。本文系統(tǒng)評估了BM染料的抗光漂白能力，并與市售NIR-II染料ICG和IR1061作為參考化合物進行了比較。如圖7f、g、所示，ICG和IR1061均經歷了顯著的光降解，在連續(xù)照射僅15分鐘后，它們的吸光度就大幅下降。形成鮮明對比的是，所有BM染料均表現(xiàn)出卓越的光穩(wěn)定性。在相同照射后，BM染料的吸光度下降不到10%。進一步研究BM3在不同有機溶劑（DCM、DMSO和MeOH）中進行光穩(wěn)定性研究。在808 nm（330 mW cm⁻²）照射15分鐘后，僅觀察到吸收光譜的微小變化（圖7h），保留了超過90%的初始吸光度。即使在Tween 80水溶液中，當照射功率增加到500 mW cm⁻²時，BM3仍保持了其原始吸光度的85%�？紤]到NIR-II熒光成像的典型激發(fā)功率很少超過100 mW cm⁻²，這種卓越的穩(wěn)定性凸顯了BM染料在長時間、高質量熒光成像中的應用潛力，在這些應用中，穩(wěn)定的信號保持至關重要�？傊�，這些結果凸顯了BM染料優(yōu)越的光物理性質，標志著它們是實際NIR-II成像應用中有前景的候選材料。

圖8. BM染料的體外近紅外II區(qū)熒光成像

在將BM染料應用于活體成像之前，系統(tǒng)評估了它們在水溶液中的熒光性能，并以市售NIR-II染料（ICG和IR1061）作為參考化合物。使用NIR-II成像系統(tǒng)，在三種長通濾光片下采集了相同濃度的BM染料和參考分子的熒光圖像。如圖8a–c所示，BM染料表現(xiàn)出強烈的NIR-II熒光，而參考化合物在相同條件下發(fā)射微弱信號。與填充參比染料的毛細管相比，填充BM染料的毛細管橫截面輪廓顯示出更優(yōu)的特征完整性和信背比。此外，定量分析顯示，不同BM染料在水溶液中的熒光強度排序與其在有機溶劑中測得的相對發(fā)射效率相匹配。接下來，采用組織模擬模型（1% Intralipid）來評估BM染料的高亮度如何轉化為深部組織成像性能。隨著穿透深度的增加，所有染料的圖像質量都下降。值得注意的是，即使在超過5 mm的穿透深度，BM染料仍能產生可檢測的信號。表現(xiàn)最佳的BM3，在使用900 nm和1050 nm長通濾光片時，通過8 mm的散射介質仍能產生清晰可辨的熒光。該實驗直接證明，BM染料的高固有亮度為其在深部組織成像應用中提供了顯著優(yōu)勢。

鑒于其優(yōu)越的綜合性能，BM3被選用于生物相容性評估及進一步的生物學研究。研究者首先驗證了其高效的細胞攝取能力。孵育30分鐘（5 μM）后，所有受試細胞系均顯示出明亮的NIR-II熒光（圖8d）。通過寬場顯微鏡進一步成像顯示，在HeLa和4T1細胞中（圖8e），大部分BM3定位于線粒體，皮爾遜相關系數(shù)超過70%證實了這一點。這種線粒體積累可能歸因于染料本身的親脂性和正電荷。

圖9. 體內淋巴血管的近紅外二區(qū)（NIR-II）熒光成像

具體而言，將BM3（75 pmol）皮內注射至足墊后，染料在1分鐘內通過兩條平行的傳入淋巴管迅速到達腘窩淋巴結，實現(xiàn)了淋巴結的快速清晰成像。隨后，染料進一步通過傳出淋巴管流入骶淋巴結，使其顯影。如圖9a所示，BM3還能清晰區(qū)分聚集的側支淋巴管。多條側支淋巴管被BM3點亮，這些側支最終匯合成兩條到達腘窩淋巴結的主傳入淋巴管。BM3清晰地區(qū)分了各條淋巴管，并且很容易量化代表性淋巴管的半高全寬，兩條傳入淋巴管的fwhm分別為411 μm和313 μm（圖9b），側支淋巴管的fwhm分別為303 μm、332 μm、359 μm和202 μm（圖9c）。

為了進一步展示BM3的生物醫(yī)學應用潛力，利用松節(jié)油和金黃色葡萄球菌感染構建了兩種淋巴炎癥模型，并研究了淋巴系統(tǒng)的變化。不同的刺激導致淋巴系統(tǒng)發(fā)生不同的改變。在松節(jié)油刺激組中，淋巴結顯示腫脹，兩條平行的傳入淋巴管表現(xiàn)出明顯的增厚（圖9d）。兩條傳入淋巴管的fwhm（圖9e、f）分別為782 μm和301 μm，比對照組（378 μm和191 μm）寬得多（約2倍）。另一方面，金黃色葡萄球菌感染組在淋巴系統(tǒng)中誘導了更強的炎癥反應。從圖9g中可以明顯看出，傳入和傳出淋巴管均腫脹增厚，約為正常組的1.5倍。感染組兩條傳入淋巴管的fwhm分別為578 μm和457 μm（圖9j），而對照組分別為395 μm和321 μm（圖9h）。此外，兩個淋巴結的體積顯著增大，同時熒光增強，腫脹至正常組的約3倍（圖9i）。統(tǒng)計比較顯示，金黃色葡萄球菌感染使淋巴管相對于對照組擴張約1.8倍。這些發(fā)現(xiàn)標志著NIR-II熒光成像向前邁出了重要一步。這是首個能夠實現(xiàn)由化學和細菌刺激誘導的炎癥淋巴網(wǎng)絡如此高分辨率成像的NIR-II熒光染料，揭示了兩種模型之間不同的病理生理模式。

圖10. 腦血管的活體NIR-II熒光成像

如圖10a、b所示，經尾靜脈注射后，BM3在完整顱骨下清晰勾勒出細微的腦血管結構，包括大腦下靜脈（ICV）、淺靜脈（SV）、上矢狀竇(SSS)和橫竇（TS）。進一步分析顯示，兩條淺靜脈（SV）血管的直徑分別約為171 μm和157 μm。此外，BM3還能有效突出深層腦毛細血管，如圖10b（R2）所示，兩條毛細血管的直徑分別為75 μm和74 μm。

為進一步展示BM3在腦血管造影中的優(yōu)勢和潛力，研究者建立了腦缺血再灌注小鼠模型。如圖10a和c所示，在主動脈血管未受影響、血流通暢的假手術組和正常組中，BM3注射后清晰顯示了主要腦血管以及復雜密集交織的毛細血管網(wǎng)絡。圖像顯示出極其豐富和復雜的微血管結構，凸顯了BM3在高分辨率血管成像方面的卓越能力。與之形成鮮明對比的是，缺血小鼠全腦出現(xiàn)顯著的血管熒光信號缺失，僅SSS、TS和ICV仍可見血流（圖10c）。其他區(qū)域熒光的缺失直接反映了腦灌注的中斷。再灌注后，部分腦血流恢復成功使許多血管重新顯影，尤其是SV等較大結構。然而，與對照組相比，微血管網(wǎng)絡仍然嚴重受損，大量毛細血管變得模糊或完全消失。這可能是由于缺血引起的壞死或再灌注期間局部壓力導致微血管破裂所致。這些損傷導致熒光圖像中形成了明顯的"黑色區(qū)域"，即無血流區(qū)域，如果缺血時間延長，這些區(qū)域有可能演變?yōu)槿毖�性壞死病變�?/span>

總之，本文通過簡單的兩步合成法開發(fā)了一類新型環(huán)稠合近紅外二區(qū)熒光染料（BM染料），其特點是具有卓越的亮度和穩(wěn)定性。其中，BM3作為最強大的候選染料，發(fā)射波長約為920 nm，具有優(yōu)異的摩爾消光系數(shù)（ε = 3.7 × 10⁵ M⁻¹ cm⁻¹）和量子產率（DMSO中ΦF = 18.4%）。這些數(shù)值超過了現(xiàn)有的近紅外二區(qū)熒光染料，標志著該領域的重大進展。體內成像研究展示了BM3在多種生物學情境下的應用潛力，尤其是在低濃度下（淋巴管為75 pmol）可視化生物組織微結構的能力。值得注意的是，BM3能夠清晰監(jiān)測淋巴炎癥，揭示了對金黃色葡萄球菌感染的顯著反應：與對照組相比，淋巴結腫脹和淋巴管擴張分別增加了約2.5倍和1.8倍。更重要的是，BM3除了清晰勾勒出腦部主要血管和毛細血管外，它還能追蹤缺血再灌注過程中發(fā)生的血管損傷。這項工作不僅為生物研究引入了一個極具前景的近紅外二區(qū)熒光染料家族，也向染料化學研究人員推廣了一種簡便的設計與合成方法，推動近紅外二區(qū)熒光成像向臨床應用邁進。

 

參考文獻

Bian H, Ma D, Zhang X, et al. Bright, Robust and Readily Accessible Fluorophore Family for NIR-II Bioimaging[J]. Journal of the American Chemical Society, 2025, 147(43): 39936-39952.

 

⭐️ ⭐️ ⭐️

動物活體熒光成像系統(tǒng) - MARS 

In Vivo Imaging System

高靈敏度 - 采用深制冷相機，活體穿透深度高于15mm
高分辨率 - 定制高分辨大光圈紅外鏡頭，空間分辨率優(yōu)于3um
熒光壽命 - 分辨率優(yōu)于 5us
高速采集 - 速度優(yōu)于1000fps （幀每秒）
多模態(tài)系統(tǒng) - 可擴展X射線輻照、熒光壽命、光聲和光熱成像、原位成像光譜，CT等
顯微鏡 - 高分辨顯微成像系統(tǒng)，兼容成像型光譜儀
 

⭐️ ⭐️ ⭐️

 恒光智影

上海恒光智影醫(yī)療科技有限公司，被評為“國家高新技術企業(yè)”、“上海市專精特新中小企業(yè)”，獲國家科技部“重大科學儀器研發(fā)專項”支持，榮獲上海市“科技創(chuàng)新行動計劃”科學儀器項目、上海市2025年度關鍵技術研發(fā)計劃“計算生物學”項目。

恒光智影，致力于為生物醫(yī)學、臨床前和臨床應用等相關領域的研究提供先進的、一體化的成像解決方案。

專注動物活體成像技術，成像范圍覆蓋 400-1700 nm，同時可整合CT, X-ray，超聲，光聲，光熱成像等技術。

可為腫瘤藥理、神經藥理、心血管藥理、大分子藥代動力學等一系列學科的科研人員提供清晰的成像效果，為用戶提供前沿的生物醫(yī)藥與科學儀器服務。