本报讯（记者王兆昱）华东理工大学药学院钱旭红、杨有军团队提出晶体结构辅助的J-聚集体理性设计方法，成功构建了一种水溶性好、稳定性好、吸收发射波长长且生物相容的新型短波红外染料聚集体，并实现了小动物活体水平的双通道荧光和光声双模态成像。相关成果近日发表于《自然-通讯》。

短波红外区间是深层组织高对比度成像、疾病诊断、光动力与光热治疗和荧光手术导航的理想光学窗口。然而，由于短波红外染料的HOMO-LUMO能级差小，面临稳定性差、在水溶液中荧光淬灭等问题，限制了其生物医学应用。J-聚集体可以在红移染料吸收发射波长的同时提高染料稳定性，但它的理性构建是领域内长期存在的研究难点。

研究团队以前期创制的近红外染料二苯并硅罗丹明（ESi5）为基础，提出了晶体辅助聚集体合成方法。基于ESi5染料的晶体结构，研究团队通过对端位的氯丙基进行化学修饰，引入带负电荷的磺酸/羧酸根基团，利用亲水和疏水的相互作用实现染料在水溶液中的自组装，成功构建了高稳定、水溶性短波红外染料聚集体（ESi5-S）。

这类短波红外聚集体具有高稳定性、高生物相容性、易制备等优点，在生物成像和治疗中具有广泛应用潜力。ESi5-S经尾静脉注射，滞留在小鼠全身骨骼、肝脏和脾脏中。聚集体会在体内缓慢解聚为单体，单体经肝胆代谢排出体外，表现出优异的生物兼容性。骨骼和脏器的双通道荧光成像显示，聚集体在小动物活体荧光成像领域有应用潜力。

此外，ESi5-S也是优良的光声成像材料。活体内的光声成像实现了对小鼠骨骼的三维重构，可以清晰显示胸骨、肋骨及腰椎，表明其具有优异的光声成像性能。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41467-024-55445-x