用于肿瘤光热诊疗的有机小分子NIR-II荧光团

能看见体内深处的光

医生长期以来一直希望有一种方法，能够仅凭光束和微小类药物分子既看清体内深处的癌变，又同时进行治疗。本文综述介绍了一类新型发光化合物，它们在一种特殊的“第二近红外”波段发光，可能使这一设想更接近现实。相比可见光，这些染料在组织中穿透时散射和炫光更少，因而有望提供更清晰的图像、更温和的处理方式以及更精确的肿瘤手术，特别是对那些难以检测和切除的病灶。

为医学打开新的波段窗口

大多数医院影像依赖X射线、超声或可见光。但可见光容易被血液和其他色素散射与吸收，这会模糊图像并限制可视深度。这里讨论的染料在被称为NIR‑II的波段发光，位于人眼可见范围之外。在该波段，组织更为透明、天然背景自发光更低，因此相机可以从表面数厘米深处捕捉到更清晰的信号。这意味着血管、淋巴结和肿瘤可以实时追踪，甚至在手术中也能以比传统近红外染料（如吲哚菁绿）高得多的对比度被检测到。

微小的定制光源

这些进展依赖于被精密设计的小分子，它们就像微观的小灯泡。化学家以若干常见骨架构建它们——例如藜芦啶类（cyanine）、苯并双噻二唑（benzobisthiadiazole）、BODIPY、黄酮类（xanthene）、富氰基骨架，甚至紧凑的金属配合物——然后通过添加或替换侧基微调其性能。通过延长或扭曲分子主链、增强供电子或受电子片段，或使分子采用更刚性的构型，可以将发色移动到更深的NIR‑II区、提升亮度或将更多吸收的光能转化为热量。另一些设计使染料在极小颗粒中聚集时反而变得更亮，而非暗淡，这种现象称为聚集诱导发射。

仅在肿瘤处开启的智能探针

该领域最具力量的理念之一是让染料仅在病变处发生响应。许多NIR‑II探针如今是“可激活的”：它们在血液中保持昏暗，但在肿瘤的酸性微环境、粘稠或淤滞液体中，或遇到如谷胱甘肽、硫化氢、一氧化氮或疾病相关酶等特征性化学物质时被点亮。另一些则带有小型的归巢标签，可钩住癌细胞表面的结构、肿瘤的血供，或定位到特定细胞区室如线粒体。通过将智能化学与生物靶向结合，研究者能显著提高对比度，减少来自肝脏和其他器官的误报，并有望追踪肿瘤化学性质随时间的微妙变化。

一剂兼具成像、加热与杀伤功能

除了简单成像，许多此类分子还兼具治疗功能。被照射时，一些分子将能量传递给氧产生活性物种以毒杀癌细胞（光动力治疗），而另一些则将能量以热量形式释放（光热疗法），从内“烹”熟肿瘤。综述中举例说明，单一NIR‑II探针可以引导外科医生找到隐藏的淋巴结、绘制中风后血脑屏障的渗漏、可视化肾损伤或描绘微小肿瘤血管——随后在受控激光照射下帮助破坏被标记的组织。有些系统还将化疗药物或免疫激活剂与染料共同封装，从而使光、热、活性分子和药物协同工作以缩小肿瘤并唤醒机体免疫。

从实验台走向病房

尽管进展显著，作者强调真实应用仍面临挑战。许多NIR‑II染料在水中亮度下降，难以配制而不发生团聚，或在体内清除速度过慢或过快。另一些则持续高亮，会模糊图像，或难以穿越保护大脑的屏障。未来工作旨在提高发光强度、保持分子小巧且亲水、构建精确的开关和靶向功能，并在现实的动物模型乃至最终的患者中证明这些试剂的安全性和有效性。如果这些难题能够解决，NIR‑II小分子荧光团有望成为更早期癌症检测、更精确手术和更温和、靶向的光基疗法的关键工具。

引用: Xiang, D., Wang, Z., Zheng, H. et al. Organic small-molecule NIR-II fluorophores for tumor phototheranostics. Light Sci Appl 15, 173 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-026-02212-w

关键词: 近红外成像, 肿瘤光疗, 荧光探针, 分子成像, 光引导手术