Xin-Ao Liu, Xingtong Zhou, Tong Zhang, Congdi Shang, Liping Ding, Taihong Liu and Yu Fang. Chem. Sci., 2026, https://doi.org/10.1039/D6SC00573J
生物成像引导的光热治疗与诊断技术发展迅速，其精准性与有效性依赖于发色团和光热诊疗剂的光物理性质。在近红外发色团中，方酸菁染料因吸收带尖锐、摩尔消光系数高、光稳定性好及强双光子吸收特性而备受关注。通过π-共轭延伸和D-π-A增强策略，引入亲核杂环取代基可构建多样的“两翼”结构，优化光学性能。相较于广泛研究的给电子端基结构修饰，针对方酸菁核心的功能修饰研究较少。因此，开展“核-翼”协同修饰及其结构变化研究，是开发高性能近红外发色团与光热诊疗试剂的重要方向。
本研究通过“核-翼”调制策略，合成了两系列方酸菁染料：吲哚啉翼SQ1与苯并吲哚啉翼SQ2衍生物，主要差异在于同一系列内的“核”结构变化和不同系列间的“翼”结构变化。随着方酸菁核心被二氰基亚乙烯基逐步取代，染料光学带隙减小，发射波长显著红移。双（二氰基亚乙烯基）修饰的方酸菁衍生物表现出高阶吸收带、强分子内电荷转移（ICT）、高非辐射衰减速率及弯曲分子骨架等特性。其中，SQ2-4CN染料在890 nm处具有2140 GM的双光子吸收截面，归因于高跃迁偶极矩、较小重整能和对称性诱导的宇称选择规则。理论计算表明，弯曲分子几何构型与增强ICT是决定稳态光学和双光子吸收效率的关键。瞬态吸收光谱揭示不同核修饰显著影响激发态行为，并阐明溶剂依赖行为与核/翼修饰之间的关联。SQ2-4CN的D-A-D结构允许激发态发生弯曲ICT，降低激发态极性，在极性溶剂中产生反常的荧光蓝移，与平面型方酸菁的趋势相反。
最后使用洋葱表皮细胞模型对代表性染料SQ2-4CN的生物成像功能进行了评估，其在808 nm激光照射下的光热转换效率为42.4%，表现出通过光热消融实现抗菌活性的良好潜力。该工作为多功能方酸菁的理性设计和先进光电应用提供了思考。
图1. (a) SQ2系列三种化合物与SQ1-4CN在CHCl3溶液中的稳态光谱；(b) 系列SQs在CHCl3中的荧光发射峰分布；(c) SQ2-4CN在不同有机溶剂中的归一化吸收（实线）和发射（虚线）光谱；(d) 溶剂极性对SQ2-4CN光激发过程的影响示意图。
图2. (a) 与SQ2-4CN共孵育的洋葱表皮细胞的CLSM图像；(b) SQ2-4CN染色的洋葱表皮细胞的光谱强度分析； (c) SQ2系列在DMSO溶液中不同时间点激光照射下的红外热成像图；(d) SQ2系列经四次照射/冷却循环（808 nm, 1.5 W/cm2, 10分钟）的温度变化；(e) 升温/降温曲线及降温时间与–ln(θ)的关系图; (f) SQ2系列存在时对大肠杆菌菌落可视化效果比较；(g) 808 nm激光照射下与SQ2s共培养的大肠杆菌的存活率。
第一作者：陕西师范大学硕士研究生刘新奥
通讯作者：陕西师范大学刘太宏教授、丁立平教授，西北农林科技大学尚丛娣副教授
全文链接：https://doi.org/10.1039/D6SC00573J
