近日，我校化学与分子工程学院朱为宏院士、郭志前教授与化工学院徐益升教授团队原创性提出“分子态–聚集态”解耦新策略，为近红外二区（NIR-II）诊疗一体化开辟了全新范式。该策略基于动力学组装原理，利用聚合物与蛋白质的协同调控，突破性在单一组分纳米平台中实现了荧光成像与光热转换光谱信号的精准解耦，有效解决了“光谱串扰”的瓶颈难题，为肿瘤的高效、长效、个性化诊疗提供了新途径，相关成果以“Kinetic-AssemblyTuning NIR-II Cyanine Aggregated States: Remarkable Photothermal-MediatedSustained Retention in Orthotopic Hepatoma”为题，发表在国际知名学术期刊Science Advances上。
“光谱串扰”：制约精准诊疗的核心痛点
近红外二区（NIR-II，1000–1700 nm）荧光成像凭借组织穿透深度大、自发荧光干扰低等优势，在肿瘤精准诊疗中展现出广阔前景；而光热治疗也因其时空可控、微创高效的特点，成为极具潜力的肿瘤治疗手段。然而，将二者完美结合并非易事。近红外染料的“聚集态”虽具有高效的光热转换能力，却会因分子间能量转移导致荧光严重猝灭；而“分子态”虽有强荧光输出，光热转换效率却十分有限。传统策略通常将荧光组分与光热组分简单复合，但这无法避免异质组分间的能量竞争，导致成像与治疗相互制约。因此，如何在单一组分纳米体系中精准调控分子态与聚集态，从根本上解耦荧光与光热的“光谱串扰”，一直是该领域亟待突破的核心科学难题。
“一核两态”：为染料装上“分子开关”
针对这一挑战，研究团队巧妙提出了“一种分子、两种状态”的设计思路：让同一NIR-II 菁染料的分子态负责荧光成像，聚集态负责光热转换，从化学本源上消除能量竞争。为实现对两种状态的精准调控，团队创新性地引入蛋白质作为聚集位点，将动力学驱动的瞬时纳米沉淀技术（FNP）与温度响应型嵌段共聚物共组装相结合，在纳米颗粒内部精确调控 DQP 染料形成聚集态与分散态。借助这种“一核两态”的精妙设计，制备出的 DQPNPs 纳米颗粒实现了成像与治疗的“一箭双雕”：在 808 nm 激光激发下，以聚集态实现高效光热转换；在 980 nm 激光激发下，以分子态发射强 NIR-II 荧光，完美避开了传统体系中相互制约的光谱串扰问题。
图片说明：动力学组装精准调控染料聚集态的策略示意图：聚集态光热效应作为内源性温度开关，驱动纳米颗粒发生电荷与尺寸的原位转变，显著延长其在原位癌模型中的滞留时间
原位形变：肿瘤滞留时间显著延长6倍
该策略为肿瘤诊疗性能带来了跨越式提升。由于成像与光热功能由同一分子的两种状态分别承担，能量竞争被从根本上规避。在原位肝癌模型中，肿瘤部位的 NIR-II 荧光信号大幅提升 13.4 倍，肿瘤抑制率提升 6.7 倍。更值得指出的是，聚集态强 π–π 堆积驱动的高效光热转换，还可充当内源性的“热触发开关”。局部升温诱导了温度响应型嵌段共聚物发生亲疏水性改变，促使纳米颗粒表面电荷降低、粒径原位增大。这种光热介导的电荷与尺寸转变，使纳米颗粒在肿瘤处的滞留时间显著延长了 6 倍，在荷瘤小鼠模型中实现了高效、长效的肿瘤精准诊疗。
该论文第一作者为我校化学与分子工程学院博士后吴越，郭志前教授和徐益升教授为共同通讯作者。研究工作在朱为宏院士的悉心指导下开展，并获得国家自然科学基金、上海市科委等项目资助。
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeh4271
