具有超强吸收能力的量子限制花青素染料，用于层次化肾小球结构的近红外共聚焦成像

《Journal of the American Chemical Society》：Super-Absorbing Quantum-Confined Cyanine Dyes for Near-Infrared Confocal Imaging of Hierarchical Nephron Structures

本研究通过在氰基吲哚染料长轴上精准安装优化立体基团，显著提升摩尔吸光系数，ε值最高达5×10^5 cm?1 M?1，接近荧光素/罗丹明亮度，为高分辨率近红外生物成像技术奠定基础。

　　

明亮的近红外（NIR）染料是高分辨率成像散射介质的基础，将彻底改变生物学、诊断和外科手术领域。由于NIR荧光的量子产率受能量隙定律的限制而本质上较低，因此提高其摩尔吸光度是增强NIR荧光团亮度的唯一可行策略。不幸的是，在整个合成染料化学的发展过程中，摩尔吸光度一直被认为是一种难以通过工程手段调控的光物理性质。通过对影响摩尔吸光度的光物理、结构和环境因素的全面研究，我们发现通过沿分子纵向轴特定位置引入优化的空间基团，可以显著提高摩尔吸光度以及染料的稳定性（即量子限制效应）。通过对46种花青素染料的结构-性质关系进行迭代研究，证明了这一策略的可行性和广泛适用性。该系列染料中出现了前所未有的超强吸收染料（ε > 4 × 10⁵ cm^–1 M^–1），其中三种Cy7/Cy9染料的摩尔吸光度甚至超过了5 × 10⁵ cm^–1 M^–1。现在已经制备出了与荧光素/罗丹明相当明亮的NIR染料。这是合成染料化学领域的一个里程碑，为高分辨率NIR共聚焦成像技术的发展铺平了道路，使得能够观察复杂的生物超微结构（例如肾小球层次结构）以及更多具有挑战性的生物成像应用成为可能。