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近红外二区（NIR-II）荧光成像是实现深部组织高分辨活体观测的前沿技术，高亮度、生物相容性优异的荧光造影剂是推动其临床转化的核心瓶颈。有机近红外染料在水环境中易发生聚集诱导荧光猝灭；有序组装形成 NIR-II J - 聚集体能够实现吸收红移并维持高荧光量子产率，但如何精准调控分子电子结构与超分子堆积几何，理性构筑高性能 J - 聚集体一直存在巨大挑战。传统半菁染料发射多局限于 NIR-I 区间，现有改造策略缺少通用构效关系指导。

华中科技大学陈巍教授课题组提出单原子 C→N 骨架编辑策略，通过骨架单原子替换同步调控分子电子结构与滑移堆积模式，构筑出发射波长突破 1000 nm、兼具高稳定性与高亮度的 NIR-II J - 聚集体。研究构建 HZOE 染料分子库，系统解析聚集发光构效关系，证实受体共轭骨架与酚羟基是调控超分子组装和激子耦合的关键位点。最优分子 HZOE9 荧光量子产率显著优于多数经典菁类 NIR-II 染料；酚羟基的可修饰特性，为构筑刺激响应型可激活 NIR-II 荧光探针开辟新路径。依托该探针体系，研究进一步实现活体淋巴转移精准荧光成像。

该工作建立了协同调控电子结构与分子堆积的普适设计框架，突破传统半菁染料发光区间限制，将经典染料改造为高性能 NIR-II 发光材料，为活体深部组织成像以及复杂生物环境下可激活 NIR-II 成像探针开发提供全新思路。相关成果发表于《Angewandte Chemie International Edition》，研究工作得到国家自然科学基金支持。

图1. 单原子C→N骨架编辑策略构筑NIR-II J-聚集体及其用于活体成像应用。

期刊介绍

Angewandte Chemie是全球化学领域最具影响力的顶级期刊之一，由Wiley出版，创刊于1887年，最新影响因子为16.9。