通过激活暗三重态（dark triplet state）来构建近红外波段的有机宿主-客体体系，实现室温下的磷光效应，从而用于体内生物成像技术

《Science China-Materials》：Dark triplet state activation to construct near-infrared host–guest organic room temperature phosphorescence materials for in vivo bioimaging

近红外室温磷光材料通过主客体能量转移策略激活暗三重态，实现高效磷光发射。以苯并二酮衍生物PBP为主剂，MPTCF为客体，制备的纳米颗粒具有210.3ms超长磷光寿命，705nm发射峰，细胞毒性低（>95%存活率），可精准映射淋巴结（4h内）并实现肿瘤/肝脏高对比成像（比值2.8）。该策略为高性能NIR RTP材料设计提供新范式。

　　

摘要

有机室温磷光（RTP）材料，尤其是那些在近红外（NIR）区域发光的材料，由于其能够深入组织以及自荧光干扰较小，在生物成像领域具有巨大潜力。然而，由于三重态激子的利用效率低下，实现高效、长寿命的NIR RTP仍然具有挑战性。在此，我们提出了一种利用主客体能量转移来激活三重态的策略，从而实现高效的NIR RTP。我们使用苯甲酮衍生物（BP、OBP、MBP、PBP）作为具有高系统间跃迁（ISC）效率的刚性宿主基质，并以NIR荧光团（MPTCF）作为客体，实现了高效的Dexter型三重态-三重态能量转移（TTET），将非发光的宿主三重态转化为以客体为中心的NIR磷光。通过对主客体系统的系统优化，我们发现PBP/MPTCF表现出优异的性能：在705 nm处有长荧光峰、超长的荧光寿命（210.3 ms）和高ISC效率（44.4%）。当这些材料制备成纳米颗粒（NPs）后，其性能更加突出，表现为延长的荧光信号（>120 s）、深入组织的能力（>2 mm）以及出色的生物相容性（在300 μM浓度下细胞存活率>95%）。此外，该系统还具备高对比度的皮下成像能力、良好的分散性以及稳定的体内成像性能。更重要的是，PBP/MPTCF纳米颗粒通过时间门控荧光成像技术能够精确绘制淋巴结分布，并在注射后4小时内高效显示肿瘤，肿瘤与肝脏的比值高达2.8。通过这种主客体方法成功激活三重态为开发高性能NIR RTP材料提供了通用设计原则，而所展示的生物医学应用进一步凸显了其在先进生物成像和精准诊断方面的巨大潜力。