近日，我校药学院钱旭红院士、杨有军教授团队设计并两步合成具有“螺旋桨构型”的深近红外三芳基甲烷衍生物（ea5系列染料）。利用生物内源性白蛋白对ea5染料进行包封极大地提高了染料的荧光亮度，并解决了大多数近红外染料面临的合成步骤冗长、生物兼容性差、热力学稳定性差和水溶性差的难题。相关成果以“albumin-chaperoneddeep-nir triarylmethane dyes for high-contrast in vivo imaging and photothermal therapy”为题发表在advanced materials（adv. mater.2024, 2411515）上。
图片说明：ea5的设计策略、多模态生物应用设计
近红外生物活体成像和荧光手术导航是当前生物成像的研究前沿。波长超过800纳米的近红外光在生物组织中吸收和散射少，组织穿透深度大，是活体成像和手术导航的理想波段。但近红外染料能级差小，结构刚性低，稳定性和荧光亮度不理想，限制了进一步的应用开发。同时，现有深近红外染料普遍面临合成路线冗长、在含水体系中发光性能进一步降低的问题。
针对上述问题，研究团队以前期创制的具有高亮度、刚性化特点的深近红外ec系列染料为基础，通过去除刚性桥连基团，设计并合成了具有‘螺旋桨构型’的深近红外三芳基甲烷衍生物（ea5系列染料）。该系列染料母体具有键旋转自由度，在水溶液中荧光亮度较低（ф< 0.1）。有趣的是，它们与牛血清蛋白（bsa）有极高的亲和性（结合常数 > 5.0×105 m-1）。在bsa的结合口袋中，ea5的结构自由度受限，荧光大幅增强26倍，同时由于蛋白空腔的空间屏蔽效应，ea5的稳定性也得到了大幅度提升。
图片说明：bsa/ea5复合物用于小鼠血管和淋巴的近红外二区荧光成像
bsa/ea5复合物经小鼠尾静脉注射后，潴留在小鼠全身血管网络；经皮下组织注射，可进入小鼠淋巴系统，从而实现小鼠血管系统、淋巴系统的高分辨率近红外二区荧光成像。利用bsa/ea5复合物的光热效应，还实现了小鼠皮下及原位肿瘤的光声成像以及肿瘤的光热治疗（如图1所示）。为生物医学成像和治疗提供高生物兼容性、高性能新分子体系，有望应用于肿瘤诊断和治疗。
图片说明：bsa/ea5复合物用于小鼠肿瘤的光声成像
该论文的第一通讯单位为华东理工大学，我校药学院杨有军、钱旭红院士共同担任本论文的通讯作者；药学院博士研究生张晓东为第一作者。工作得到钱旭红院士、苏州大学陈华兵教授、大连理工大学孙文教授和华东师范大学陈缙泉教授的大力支持和悉心指导。此外，本研究还得到科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、上海市科委以及高校基本科研业务费和生工国重室开放课题的支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202411515
