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Sens. Actuators B Chem.
《Sens. Actuators B Chem.》（IF = 8.0）近日发表了浙江大学医学院附属第一医院刘念研究员和苏新辉教授的最新研究成果，文章标题为“Synchronously manipulating absorption and nonradiative transition of croconaine via donor engineering for efficient NIR-II photothermal theranostics”。这篇文献通过引入具有逐渐增强的给电子能力的不同给体单元到骨架上，实现了对克酮酸菁染料的吸收和非辐射跃迁的同时调控，获得了结合了光声（OA）成像和光热治疗（PTT）诊疗一体化的光热剂，其能够利用近红外二区（NIR-II）的光声成像技术，实现了对肿瘤的准确定位，实现精准治疗。
文章重点
在分子成像领域中，NIR-II 区域（1000-1200 nm）的光热剂比近红外一区（NIR-I）区域（650-1000 nm）的光热剂更受青睐，因为它们对皮肤的损伤更小，与组织的相互作用也更少，能够更深入地穿透身体，但是目前可用的 NIR-II 吸收的有机光热剂并不多，因为它们需要一个窄的带隙。此外，现有的光热剂往往在 NIR-I 区域有吸收，而用于 NIR-II 光声成像的衍生物的光热性能并不理想。因此，开发出能够高效响应 NIR-II 光的光热剂对于提高癌症的光热诊疗效果至关重要。NIR-II 光热剂能够提供更高的成像精度和治疗效果，减少对周围健康组织的损伤。
图1.CR1045-NPs 的合成过程及其工作机制示意图。
本文通过给电子调控策略，设计并合成了一种新型的克酮酸菁染料 CR1045，该染料在 NIR-II 区域具有强烈的吸收和高效的光热转换效率。该研究通过引入不同的给体单元，实现了对 CR1045 吸收和非辐射跃迁的同时调控，促进了其在光热治疗中的应用。研究结果表明 CR1045 在体内外实验中均显示出良好的光热治疗效果和光声成像能力，为癌症的光热治疗提供了一种潜在的有效手段。这项研究为克酮酸菁染料在生物成像、治疗学等领域的应用提供了新的见解和研究基础。
图2. CR1045 染料的分子设计及理论计算、光物理特性。
实验结果综合展示了 CR1045 染料的分子结构、电子特性和光物理行为，其中包括了与 CR760 和 CR810 相比的能级差异、吸收与荧光光谱、单线态氧产生能力，以及 Jablonski 图描述的能量耗散途径，这些结果共同揭示了 CR1045 通过给体工程优化后在 NIR-II 区域的强吸收和热生成能力，以及其在光热治疗和光声成像中的应用潜力。
图3. CR1045-NPs 的性能表征。
实验结果表明 CR1045-NPs 在 NIR-II 区域具有出色的光热转换能力、良好的光声成像能力以及优异的光热稳定性，为高效的光热治疗提供了坚实的实验依据。
图4. CR1045-NPs 在 4T1 荷瘤小鼠肿瘤的光声成像以及治疗效果。
如图所示，通过尾静脉注射 CR1045-NPs 后，利用光声成像技术观察到肿瘤区域的信号随时间增强，并在注射后 6 小时达到峰值。在随后的光热治疗中，有效抑制了肿瘤生长。此外，治疗组小鼠的体重和主要器官的组织病理学分析显示，CR1045-NPs 具有良好的生物相容性和低毒性，未引起明显的系统性毒性反应。这些结果证明了 CR1045-NPs 作为一种有效的 NIR-II 光热剂在癌症诊断和治疗中的潜力。
文章中光声成像部分的实验数据用的是 TomoWave 自主研发的 LOIS-3D 小动物全身 3D 光声成像系统。
论文信息：
Synchronously manipulating absorption and nonradiative transition of croconaine via donor engineering for efficient NIR-II photothermal theranostics
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.135535
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