癌症免疫治疗利用免疫系统对抗肿瘤，超越了传统治疗方法，是一种革命性的治疗手段。[1], [2], [3], [4], [5], [6] 巨噬细胞作为先天免疫系统的重要组成部分，在肿瘤微环境中表现出功能异质性。[2], [7], [8], [9], [10], [11], [12] 促炎性的M1巨噬细胞通过抗原呈递和细胞因子分泌发挥抗肿瘤作用，而抗炎性的M2巨噬细胞（约占肿瘤浸润免疫细胞的50%）则通过促进血管生成和免疫抑制促进肿瘤进展和转移。[13] 将M2巨噬细胞重新编程为M1表型已成为一种有前景的治疗策略，但由于肿瘤异质性、基因组不稳定性和免疫抵抗性，临床响应率仍低于25%。[5], [6], [10], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21] 目前用于评估巨噬细胞重新编程的方法（如细胞因子检测和组织学分析）具有侵入性和静态性，因此迫切需要实时、无创的成像工具。相比之下，开关型分子成像可以在复杂的肿瘤免疫微环境中动态监测巨噬细胞从M2向M1的重新编程过程。[1], [14], [22], [23], [24], [25], [26], [27] 然而，现有的开关型探针往往无法实现高保真成像，[8], [28], [29] 因为即使在没有生物标志物激活的情况下，探针在肿瘤内的广泛积累也会放大其信号，产生与生物标志物触发的信号难以区分的背景噪声。
传统的成像方法（如计算机断层扫描、磁共振成像和正电子发射断层扫描）缺乏实时响应性、分子敏感性和目标特异性，无法有效实现可视化。[30], [31] 光声（PA）成像结合了光学激发和超声检测技术，可以实现实时、高分辨率和无创的深层组织成像。[32], [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [42], [43], [44], [45], [46], [47], [48], [49], [50], [51], [52] 随着技术进步，光声成像正逐渐从传统的近红外-I（NIR-I，700-1000 nm）窗口扩展到近红外-II（NIR-II，1000-1700 nm）区域，因为后者具有更低的背景噪声、更高的灵敏度和更深的穿透深度（>10 cm）。[42] 在NIR-II光声材料中，含有π共轭聚合物的半导体探针因其较大的吸收系数、优异的生物相容性、光学可调性、光稳定性以及通过增强渗透性和滞留（EPR）效应的肿瘤靶向能力而脱颖而出。[23], [54] 然而，大多数NIR-II半导体探针都是“始终开启”状态的探针，[32], [36], [41], [46], [55], [56], [57], [58] 无法动态报告M2巨噬细胞向M1的重新编程过程。相比之下，开关型NIR-II半导体探针为实时、原位可视化癌症免疫治疗中的M2巨噬细胞向M1的重新编程提供了巨大潜力。开发开关型NIR-II半导体纳米探针的关键挑战在于在M2巨噬细胞重新编程的生物标志物激活时，在NIR-II区域产生显著且特定的吸收变化，因为NIR-II光声信号与吸收密切相关。[28], [59] 现有的开关型NIR-II半导体纳米探针主要依赖于使用一种半导体聚合物作为内部标准，其信号保持不变，另一种NIR-II染料作为传感成分，其信号随目标减少而减弱。[55], [60] 尽管这种设计已被用于生物标志物成像的概念研究，但基于两种光学成分的精确匹配存在复杂性，限制了其应用范围。[33], [35] 此外，在双组分探针中，传感部分（例如染料）在体内循环过程中可能从聚合物基质中部分分离，因为它们本质上是不稳定的胶束，即使在没有激活的情况下也会产生不必要的激活信号，从而严重影响探针的准确性和可靠性。[34], [62], [63] 相比之下，使用单一的光学活性半导体聚合物成分可以在激活时增强其NIR-II吸收，为M2巨噬细胞向M1的重新编程提供更简单、更理想的成像策略。尽管具有潜力，但开发开关型NIR-II单组分半导体纳米探针仍然具有很高的挑战性，且相关研究较少。
由于一氧化氮（NO）是M2巨噬细胞向M1重新编程的关键生物标志物，[8], [9], [64] 在免疫治疗的特定背景下，实时、原位检测肿瘤微环境中激活的M1巨噬细胞释放的NO谱型可以作为预测肿瘤免疫治疗效果的直接指标。[65] 本文报道了一种基于半导体聚合物链内供体-受体重构的极低背景噪声NIR-II光声探针（BDPNP），与以往的研究相比具有创新性。BDPNP能够准确区分生物标志物激活信号和背景噪声，支持在复杂肿瘤免疫微环境中高保真地可视化药物诱导的巨噬细胞从M2向M1的重新编程过程（见图1）。BDPNP通过疏水性半导体聚合物（BDP）和两亲性聚合物F-127的纳米沉淀制备而成。在M2巨噬细胞重新编程的生物标志物NO激活下，BDP中的邻苯二胺单元被重构为苯并三唑衍生物，显著增强了其电子接受能力，使NIR-II吸收从微弱变为强烈，从而实现了几乎与纯磷酸盐缓冲液（PBS）溶液中相同的初始NIR-II光声探针信号。在没有免疫治疗的情况下，尽管在肿瘤内大量积累，BDPNP仍产生极低的背景噪声信号；而在免疫治疗过程中，信号强度增加了21.4倍。它能够区分肿瘤中的生物标志物触发信号和探针背景信号，实现对肿瘤免疫微环境中巨噬细胞从M2向M1重新编程的高保真可视化。此外，单组分聚合物结构解决了传统多组分探针常遇到的泄漏和不稳定问题，提供了稳健可靠的体内成像性能。BDPNP还表现出高效的被动肿瘤靶向能力，能够实现高分辨率、无创的NIR-II光声成像，用于检测肿瘤微环境中与M2巨噬细胞向M1重新编程相关的一氧化氮活性。使用已知可快速诱导巨噬细胞重新编程的Toll样受体7/8（TLR7/8）激动剂雷西莫德（R848），我们证明BDPNP可以在注射后12小时内实时可视化重新编程事件，为优化治疗策略和推进药物评估与筛选提供及时见解。
