基于二氢吡啶并吡嗪氧杂蒽：通过增强电荷分离产生稳定的小分子量近红外染料

1. 研究背景

目前绝大多数有机染料在可见光（400-650 nm）区域显示出吸收和发射。在这个范围内，生物组织中的显著光子吸收和散射会降低组织穿透、成像对比度和*疗效果。因此，开发具有近红外（NIR，650-1700 nm）吸收/发射的有机染料，特别是那些在第二个近红外窗口（NIR-II，900-1700 nm），NIR-II染料具有更长的波长。因此，它具有散射小，背景低和自发荧光弱等优点，在深层组织中实现更高分辨率。

制备近红外有机染料的经典方法是通过扩展已知荧光团的π共轭体系。然而，这种策略通常会导致水溶性和生物相容性降低，稳定性差。尽管在有机荧光团上修饰亲水链和大的空间位阻基团可以提高它们的溶解度和稳定性，但这些修饰通常会导致尺寸和分子量的大幅增加，阻碍生物体的快速代谢。因此，迫切需要开发具有**光物理性能的近红外有机染料的简单可靠策略。

2. 结果与讨论

提出了一种通过简单地添加电荷分离结构二氢吡啶并吡嗪来增强传统荧光团吸收和发射波长的方法。与母体染料相比，这些新型近红外染料不仅表现出大的波长红移，而且还表现出较小的分子量增加，同时保持了稳定性和生相容性。具体来说，染料NIR-OX是二氢吡啶并吡嗪氧杂蒽衍生物，具有分子量为386.2Da，在822 nm处表现出吸收，发射延伸至1200nm等特点，使其成为分子量小的NIR-II发射染料之一。由于其快速代谢和长波长，NIR-OX能够实现体内胆汁淤积性肝损伤的高对比度生物成像和评估，并促进了保肝药物对胆汁淤积性肝损伤的疗效评价。

图1. 构建小分子量、稳定性好的近红外荧光团的策略

图2. NIR-Rho、NIR-OX的结构式及其光物理性质

图3. 评估NIR-OX在活体中的成像能力

DOI:10.1007/s40843-024-2976-8