近日,柔性电子全国重点实验室主任黄维院士、我校柔性电子(未来技术)学院史慧芳教授与安众福教授团队在Advanced Materials上发表综述文章“Recent Advances of Organic Room Temperature Phosphorescence for Biological Applications”,系统总结了无重金属有机室温磷光材料在生物医学领域的最新进展,为癌症早期诊断、手术导航及深层肿瘤治疗提供了新思路。
传统荧光成像受限于生物组织自发荧光干扰,信噪比低;而多数磷光材料依赖重金属,资源稀缺且存在生物毒性问题。无重金属有机室温磷光(RTP)材料凭借其长寿命和余辉发光特性,可在激发光关闭后持续发光数秒至数分钟,利用时间分辨技术实现近乎“零背景”的超高对比度成像。
为实现深层组织成像,研究者通过重原子效应、H-聚集及主客体掺杂等策略,将磷光波长调控至深红/近红外窗口。综述介绍了从可见光到近红外光,乃至X-射线激发的室温磷光材料,特别是新型RTP材料可在可见光或手机闪光灯下激活。小鼠实验中,仅需智能手机闪光灯照射30秒,关闭光源后即可用普通相机清晰捕捉淋巴结和肿瘤的余辉图像,显著提升了临床便捷性和安全性。在治疗领域,有机RTP材料利用长寿命三线态激子高效产生单线态氧进行肿瘤的光动力治疗(PDT)。其中,低剂量X射线诱导光动力疗法实现了深层组织的X-PDT,纯有机磷光纳米闪烁体在0.4 Gy剂量的X射线照射下即可产生活性氧,成功根除小鼠乳腺癌,解决了传统光动力疗法穿透深度有限的难题。
综述也指出迈向临床的关键挑战:如何在水相及有氧环境中维持高效磷光、纳米材料的长期生物安全性等问题仍需解决。展望未来,智能响应型、诊疗一体化多模态平台将成为研究重点。凭借独特的时间分辨优势,有机室温磷光材料有望推动生物医学精准成像与治疗迈向更高水平。
作者:史慧芳;审核人:季宜敬、陈永华
文章链接:https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.73594
