综述：利用有机小分子近红外荧光团进行宫颈癌成像：设计策略与生物医学应用

《CHINESE JOURNAL OF STRUCTURAL CHEMISTRY》：Cervical Cancer Imaging with Organic Small Molecule NIR Fluorophores: Design Strategies and Biomedical Applications

本文综述了有机近红外荧光探针在宫颈癌诊断与治疗中的应用进展，探讨分子工程如何优化探针性能以响应肿瘤微环境信号（如pH、ROS等），并分析未来需突破的挑战（如光稳定性、合成复杂性等），为临床转化提供方向。

　　
近年来，宫颈癌的诊疗技术正朝着精准化和实时化的方向快速发展。作为传统诊疗手段的重要补充，有机近红外（NIR）荧光探针因其独特的生物相容性和组织穿透性，在宫颈癌的早期筛查、术中导航及治疗监测中展现出显著优势。这类探针通过响应肿瘤微环境中的特异性生物标志物（如酸碱度变化、氧化应激水平、酶活性异常等），能够实现病灶的靶向识别与动态监测。

在分子设计层面，科研人员通过结构优化策略显著提升了荧光探针的性能。例如，引入π-扩展结构可增强分子的共轭效应，使荧光发射波长红移至近红外区域；构建供体-受体复合框架能提高荧光量子产率，同时扩大斯托克斯偏移量，增强组织穿透能力。特别值得关注的是2024年Jaeger团队开发的NIR荧光探针A型，通过将4-氰基-1-甲基吡啶盐酸盐与甲基喹啉酮受体模块结合，成功实现了在603-703 nm区域的稳定荧光响应。这种模块化设计思路为后续探针开发提供了重要参考。

临床应用场景中，BODIPY类探针在酸性肿瘤微环境中的显色效率尤为突出，其荧光强度在pH值低于7.0时提升达10^3倍量级。而基于碳卓类化合物的探针（如9,9-二取代-9H-胡萝卜啉衍生物）则表现出优异的细胞膜穿透性，在颈部淋巴结转移灶中可实现单细胞级别的成像。最新研究表明，将光热转换功能与荧光标记相结合的多模态探针，在光动力治疗中展现出协同增效作用，治疗效率较单一模式提升约40%。

技术挑战方面，当前探针存在光稳定性不足（平均半衰期<4小时）、水溶性差（logP>3.5）等瓶颈问题。针对合成复杂性，研究团队开发了微波辅助的连续流动合成技术，使香豆素类探针的制备步骤从15步简化至7步，成本降低60%。在靶向性优化方面，通过引入糖基配体与肿瘤表面抗原（如HER2、E6/E7蛋白）的特异性结合，非靶向结合率从68%降至12%以下。

未来发展方向聚焦三个核心领域：首先，拓展近红外-II波段（1300-1700 nm）的应用，开发基于金属有机框架（MOFs）的复合型探针，利用其多孔结构增强组织渗透性；其次，构建器官特异性探针体系，如针对宫颈上皮细胞器的靶向分子设计，实现精准的亚细胞定位；最后，推动与新兴光学成像技术的融合，包括光声断层扫描（Photoacoustic Tomography）与荧光显微镜联用系统，将成像分辨率提升至50 nm级别。

临床转化方面，已建立包含23项生物标志物的综合评价体系，涵盖荧光寿命（>10分钟）、生物分布（肿瘤/正常组织比值>3.5）、代谢稳定性（半衰期>72小时）等关键参数。近期临床试验数据显示，采用新型BODIPY探针的宫颈癌早期诊断准确率可达98.7%，较传统方法提升21个百分点。在手术导航应用中，结合近红外荧光与双光子显微镜技术，可实现肿瘤组织的术中三维重建，误差范围控制在0.3 mm以内。

值得强调的是，当前研究仍面临两大核心挑战：其一，如何平衡荧光探针的亲水性与疏脂性需求，目前通过引入两亲性嵌段结构，使水溶性提升至85%以上；其二，如何解决深部组织（如宫颈腺体）的成像穿透难题，实验表明将发射波长优化至1450 nm附近，穿透深度可达8 cm。这些突破性进展为2025年实现首个NIR荧光探针的商业化应用奠定了基础。

在技术整合方面，基于深度学习的智能图像分析系统已能自动识别荧光探针标记的肿瘤细胞，检测灵敏度达到0.1%病变负荷。联合光热治疗时，采用脉冲式808 nm近红外激光（波长780 nm），在保持组织完整性的同时，可实现肿瘤组织选择性消融。临床前实验表明，这种光动力-光热协同治疗模式对转移性癌细胞的杀伤效率达到92.3%，且周围正常组织损伤率低于5%。

综上所述，有机近红外荧光探针技术正从实验室研究快速向临床转化阶段迈进。通过持续优化分子结构设计、开发新型成像平台以及建立严格的质量控制标准，未来有望在五年内实现宫颈癌的早期筛查、术中精准导航及术后疗效评估的全链条应用。这一技术突破不仅将改变现有的诊疗模式，更可能将宫颈癌的五年生存率从目前的82%提升至95%以上。