【材料】南京林业大学刘志鹏教授团队Sci Adv：首例吸收波长大于1200 nm的BODYPY J-聚集体及其生物光子学应用- 大数跨境

【材料】南京林业大学刘志鹏教授团队Sci Adv：首例吸收波长大于1200 nm的BODYPY J-聚集体及其生物光子学应用

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2022-12-15

导读：南京林业大学刘志鹏教授团队在前期研究工作的基础上，通过“J-聚集”策略首次实现了最大吸收超过1200 nm的氟硼吡咯类染料的构建。

具有近红外二区（NIR-II, 1000–1700 nm）吸收的有机小分子染料因具有低的光毒性和深层组织穿透能力在光声成像、光热治疗等领域备受关注。然而由于缺乏合适的分子骨架和普适的设计策略，该类染料的开发及应用仍面临巨大挑战。

南京林业大学刘志鹏教授团队在前期研究工作的基础上（Nat. Commun. 2021, 12, 2376; Angew. Chem. Inter. Ed, 2021, 60, 22376-22384），通过“J-聚集”策略首次实现了最大吸收超过1200 nm的氟硼吡咯类染料的构建。其中，BisBDP2 J-聚集体纳米粒子在NIR-II光声成像和深层肿瘤的光热治疗中都表现出较好的效果。

图1. 分子结构和光声成像指导的光热治疗示意图

在分子设计中，作者首先理性设计了一种具有优异“J-聚集”性能的乙烯基桥连氟硼吡咯二聚体BisBDP1。在此基础上，进一步通过在BisBDP1结构中引入强的供电子基团（THQ），获得了分子BisBDP2。该分子不仅单体的最大吸收波长达到1100 nm，而且其J-聚集体的最大吸收波长达到了1300 nm。

图2. BisBDP1晶体结构和BisBDP1-2的光物理性质

作者将BisBDP2与生物相容性聚合物Pluronic F127用纳米沉淀法制备了J-聚集体纳米颗粒，BisBDP2 NPs。BisBDP2 NPs最大吸收波长在1273 nm处，并且具有光/热稳定性高、生物安全性好、肿瘤靶向（EPR效应）等优势。重要的是，作者使用BisBDP2 NPs，研究了NIR-II波长激光在生物光子学领域的优势。实验结果表明1208 nm的激光与1064 nm和808 nm激光相比具有更深的组织穿透深度和更小的激光功率衰减系数。

图3. BisBDP2 NPs性质测试

活体实验结果证明了BisBDP2 NPs在肝部肿瘤光声成像和光热消融肿瘤方面具有高效能力。在治疗过程中，作者采用1208 nm激光器（0.8 W cm⁻²）对原位肝癌模型鼠进行了为期16天的光热治疗，从荧光成像图和解剖的肝脏组织图片中可以看到实验组小鼠肿瘤热消融更明显。该研究将促进具有NIR-II吸收的新型有机小分子染料的探索，进一步推动其在生物光子学领域中的应用。

图4. BisBDP2 NPs光热治疗效果

这一成果近期发表在Science Advances 上，南京林业大学王小青副教授为第一作者，南京大学-南京林业大学联合培养博士生姜志勇为共同第一作者。南京林业大学刘志鹏教授为通讯作者。南京林业大学为本研究第一完成单位。该研究工作得到了南京大学郭子建院士的大力支持和悉心指导，以及陈韵聪副教授在生物实验方面的帮助。同时，该工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、南京林业大学标志性成果培育项目、南京林业大学理学院标志性成果培育项目等项目的资助。在此表示感谢！

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Discovery of BODIPY J-aggregates with absorption maxima beyond 1200 nm for biophotonics

Xiaoqing Wang, Zhiyong Jiang, Zhaolun Liang, Tianzhu Wang, Yuncong Chen, Zhipeng Liu

Sci. Adv., 2022, DOI: 10.1126/sciadv.add5660

导师简介

刘志鹏，南京林业大学教授，博士生导师，江苏省“333高层次人才培养工程”中青年科学技术带头人。2010年于南京大学配位化学国家重点实验室获博士学位（导师：郭子建院士）。迄今为止以第一作者或通讯作者在 Sci. Adv., Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed. Chem. Soc. Rev.等国际一流期刊上发表SCI论文50余篇。先后获得国家自然科学基金面上和青年项目以及江苏省高校自然科学研究重大项目等研究项目的资助。

刘志鹏

https://www.x-mol.com/university/faculty/27727

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