近日，我校化学化工学院王建国教授团队联合中国科学院青岛生物能源与过程研究所李永海副研究员在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition (Angew. Chem. Int. Ed. 2024. https://doi.org/10.1002/anie.202419785) 上发表题为“Side Chain Phenyl Isomerization-Induced Spatial Conjugation for Achieving Efficient Near-Infrared II Phototheranostic Agents”的重要研究成果。该团队首次提出了一种侧链苯基异构化诱导空间共轭策略，构建了兼具高荧光亮度和优异光热性能的近红外二区有机光诊疗聚集体并将其成功地应用于成像引导的肿瘤光热治疗。我校化学化工学院博士研究生李纯斌（现为香港科技大学博士后）为论文的第一作者，王建国教授和中国科学院青岛生物能源与过程研究所李永海副研究员为通讯作者，内蒙古大学为本论文的第一完成单位。

 近红外二区（1000-1700 nm）有机光诊疗剂具有较低的自发荧光干扰，可以大大提升荧光成像的组织穿透深度和分辨率，在生物医学领域具有广阔的应用前景。由于这类光诊疗剂绝大部分为疏水性分子，因此通常需要将其包覆成纳米粒子进行使用，这就使得它们的光物理性质不仅取决于分子结构本身，还与分子的聚集行为密切相关。然而，由于分子聚集行为的多样性、敏感性和复杂性，通过精确的分子结构改造来调控分子的聚集行为，进而获得具有理想光物理性能的近红外二区有机光诊疗剂仍具有极大的挑战。通常，改变侧链的长度、位置和支化程度可以改变分子的扭转程度来实现光诊疗剂性能的调控。然而，利用侧链芳基位置来控制侧链与共轭主链间的相互作用强度，进而改变光诊疗剂的聚集行为和调控光诊疗性能的策略在很大程度上却未被探索。

 本工作首次提出了一种侧链苯基位置异构化策略并系统地研究了侧链苯基位置改变对有机聚集体的分子构象、聚集行为和光物理性质的影响。作者设计并合成了三对互为异构体的荧光团，其苯基分别位于侧链的外侧（o-系列）和内侧（i-系列）。所有化合物在纳米颗粒状态下均显示出较宽的近红外一区吸收带和较强的近红外二区荧光发射，发射波长可延伸至1300 nm。在808 nm激光激发下，所有的o-系列纳米颗粒相比于i-系列均表现出更高的近红外二区荧光亮度和更优异的光热性能。晶体学分析结果表明侧链苯基的位置异构化赋予o-系列形成强的侧链苯基与共轭骨架间的空间共轭以及同层分子骨架间的构象互锁，而i-系列只存在微弱的C-H‧‧‧π相互作用。这使得o-系列聚集体相较于i-系列具有更紧密的分子堆叠和更长的π共轭平面，促进了空间电子交互并降低了的HOMO-LUMO能隙，从而引起吸收波长红移，摩尔消光系数增大，实现近红外二区荧光亮度和光热性能的同时增强。在这些o-系列体系中，o-ITNP NPs表现出明亮的近红外二区荧光和优异的光热性能，使其成功应用于高分辨率腹部血管成像，肿瘤定位和成像引导肿瘤治疗。这种创新的侧链苯基异构化策略为成功开发用于生物成像和癌症治疗应用的高性能近红外二区光诊疗聚集体提供了设计指南。

 该研究得到了国家自然科学基金、内蒙古自治区“草原英才”、内蒙古自治区自然科学基金、内蒙古自治区科技攻关计划、内蒙古自治区科技领军人才团队和内蒙古大学“骏马计划”等项目的资助。

*论文及课题组主页链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202419785

https://www.x-mol.com/groups/Wang_Jianguo