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近年来，随着癌症治疗需求的增加，基于聚集诱导发光（AIE）的光热治疗（PTT）和光动力治疗（PDT）在生物医学领域得到了广泛关注。特别是近红外（NIR）区域的AIE发光体因其能够实现深层组织成像和高效的光热转换而成为研究的热点。然而，尽管现有的AIE发光体具有优异的性能，它们仍面临一些挑战，尤其是在提高光吸收能力（ε）方面。大多数AIE发光体因结构扭曲，导致其吸收能力较低，难以充分利用光子进行治疗。
基于此，
香港中文大学唐本忠院士、赵征助理教授、Jacky W. Y. Lam副教授、西安电子科技大学王忠良教授、西南科技大学赵廷兴副教授
等人合作提出了“动静结合”策略，成功开发了一种近红外-II（NIR-II）AIE发光体Y5-2BO-2BTF，该材料具备高的摩尔吸光系数（1.06×10
5
M
−1
cm
−1
）和光热转换效率（PCE，77.8%）。该研究以“Integration of Motion and Stillness: A Paradigm Shift in Constructing Nearly Planar NIR-II AIEgen with Ultrahigh Molar Absorptivity and Photothermal Effect for Multimodal Phototheranostics”为题，发表在《Journal of the American Chemical Society》期刊上。
唐本忠
院士于1982年和1988年先后获华南理工大学学士学位和日本京都大学博士学位。曾在日本NEOS公司中央研究所任高级研究员、加拿大多伦多大学从事博士后研究。1994–2021年在香港科技大学工作。2009年和2020年先后当选中国科学院院士和发展中国家科学院院士。2021年加入香港中文大学（深圳）担任理工学院院长、校长学勤讲座教授。
赵征
，博士生导师，香港中文大学（深圳）理工学院助理教授、医学院客座助理教授、香港中文大学（深圳）校长青年学者2021-2023连续入选全球前2%顶尖科学家榜单、获首届中国化学会朱道本有机固体青年创新奖。2014年07月研究生毕业于中国科学院上海有机化学研究所并获得博士学位。2015年01月加入香港科技大学从事博士后研究。2020年09月加入东南大学化学化工学院开展独立研究工作。截至目前已在
Nat. Photonics.
、
Nat. commun.
、
Matter.
、
J. Am. Chem. Soc.
、
Angew. Chem. Inter. Ed.
、
Adv. Mater
等国际期刊公开发表SCI收录文章100余篇，引用10000余次，H 因子为56。
王忠良
，西安电子科技大学二级教授、华山学者领军教授、博士生导师、生命科学技术学院执行院长，国家重点研发计划项目首席科学家、国家级高层次人才。近年来，主要从事智能分子探针、智能药物递送、智能细胞活药与肿瘤精确诊疗方面的研究工作，主持科技部国家重点研发计划项目和课题、国家自然科学基金重大研究计划和面上等项目。在国际顶级期刊上发表SCI论文70余篇，包括Science, Nat Commun., PNAS, Angew Chem, Adv Mater, ACS Nano, Matter等国际顶级期刊。
1、本研究提出了“动静结合”的新型分子设计策略，结合了灵活的−CF
3
基团和高度平面化的骨架结构，通过控制分子的堆积方式有效增强了材料的光吸收能力（ε），并消除了传统NFA结构中的强π−π堆积效应。
2、Y5-2BO-2BTF纳米粒子不仅具有高效的NIR-II荧光成像性能，还能通过光热效应和光动力效应协同抑制肿瘤生长，具有显著的抗肿瘤效果。
3、通过密度泛函理论（DFT）、分子动力学模拟（MD）以及单晶分析，阐明了Y5-2BO-2BTF的结构特性及其卓越性能的机制，为未来的AIE发光体设计提供了理论依据。
图1 Y5-2BO和Y5-2BO-2BTF的物理化学特性
图1展示了Y5-2BO和Y5-2BO-2BTF的化学结构，并通过一系列实验展示了这两种分子的物理化学特性。包括它们在四氢呋喃（THF）溶液中的吸收光谱（图1b）和光致发光（PL）光谱（图1c）。Y5-2BO-2BTF的吸收峰位于约700 nm，具有显著较高的摩尔吸光系数（ε），这一特性使其成为优良的近红外吸收分子。接着，图1d和1e分别展示了Y5-2BO和Y5-2BO-2BTF在不同THF/H2O混合溶液中的荧光强度变化。随着水的比例增加，Y5-2BO的荧光强度逐渐减弱，而Y5-2BO-2BTF则表现出增强的荧光强度，表明Y5-2BO-2BTF在水相中的聚集体增强了光致发光效应，从而具有更强的光热转换能力。
图2 Y5-2BO和Y5-2BO-2BTF的分子结构及其堆积方式
图2展示了Y5-2BO和Y5-2BO-2BTF的分子结构及其堆积方式。图中通过比较这两种化合物的M-和P-对映体堆积，可以看到Y5-2BO-2BTF通过其大体积的三氟甲基基团（−CF
3
）成功降低了分子间的π-π堆积相互作用，从而增强了其光热转换效率。Y5-2BO-2BTF的结构设计是为了避免常见的分子堆积问题，采用了非共面堆积方式，这种堆积模式减少了强的π-π堆积作用，促进了其光热转化和分子运动的能力。
图3
Y5-2BO-2BTF纳米颗粒（NPs）的光学性质、ROS生成能力和光热效应
图3展示了Y5-2BO-2BTF纳米粒子的光热效应及其反应性氧物种（ROS）生成能力。首先，通过透射电子显微镜（TEM）图像和动态光散射（DLS）分析表明，Y5-2BO-2BTF纳米粒子的尺寸约为120 nm，且其粒子形态均匀，具有良好的稳定性。
此外，还展示了Y5-2BO-2BTF纳米粒子的光吸收和发射光谱，发现其在762 nm处具有明显的吸收峰，而发射光谱则延伸至921 nm，甚至在1400 nm处仍有较强的发射信号，表明其在NIR-II窗口具有较强的应用潜力，尤其是在深组织成像方面的优势。Y5-2BO-2BTF纳米粒子在808 nm激光照射下，能够高效地产生反应性氧物种（ROS），尤其是羟基自由基（•OH）和超氧阴离子（O
2
−
•），这一现象通过使用DCFH探针和ESR信号进一步得到了证实。
实验结果表明，Y5-2BO-2BTF纳米粒子能够在低浓度下（20 μM）迅速升温，并保持在62°C以上，这对于光热治疗（PTT）具有重要意义。在连续五个加热和冷却循环中，Y5-2BO-2BTF纳米粒子表现出优异的热稳定性。相比之下，市售的红外染料ICG在同样条件下的温度升高明显较低，证明了Y5-2BO-2BTF在光热转化效率（PCE）上的显著优势。
图4展示了Y5-2BO-2BTF纳米粒子在不同环境条件下生成反应性氧物种（ROS）的能力。图中的实验通过使用不同的ROS探针，比较了Y5-2BO-2BTF纳米粒子在常氧和低氧环境下的表现，重点关注了单态氧（
1
O
2
）、羟基自由基（•OH）和超氧阴离子（O
2
−
•）的生成。
实验结果表明，Y5-2BO-2BTF能够有效地产生类型I的ROS，尤其是在激光照射下，生成的超氧阴离子和羟基自由基在常氧和低氧条件下都有显著增加。这些发现通过使用DCFH-DA探针和其他特定的自由基指示剂（如DHR123和HPF）得到了验证。特别是在低浓度氧条件下，Y5-2BO-2BTF依然能够有效地生成ROS，这表明其在缺氧环境中的疗效具有持久性，具有潜力在肿瘤微环境中发挥作用。
图5展示了Y5-2BO-2BTF纳米粒子在4T1癌细胞中的细胞毒性实验。包括细胞存活率、ROS生成以及Calcein-AM/PI双染色实验结果。在没有激光照射的情况下，Y5-2BO-2BTF纳米粒子对细胞的毒性较低，但在808 nm激光照射下，Y5-2BO-2BTF纳米粒子能够显著降低细胞的存活率，且随着激光照射时间的延长，细胞存活率显著下降。图中还展示了ROS生成的变化，使用DCFH-DA探针和DHE探针分别检测了ROS和超氧阴离子（O
2
−
•）的产生，结果显示，在激光照射下，Y5-2BO-2BTF纳米粒子显著促进了ROS的生成，尤其在缺氧环境下依然具有较强的生成能力。
