原位激活型近红外二区聚集诱导发光探针应用于肿瘤中过氧化氢的高灵敏成像

doi:10.7503/cjcu20260058

高等学校化学学报 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (5): 20260058.doi: 10.7503/cjcu20260058

原位激活型近红外二区聚集诱导发光探针应用于肿瘤中过氧化氢的高灵敏成像

朱高桦¹, 舒菊¹, 耿江涛¹, 马夫龙¹(), 熊玲红²(), 何学文¹()

^1.苏州大学材料与化学化工学部，仿生界面材料科学国家重点实验室，苏州市健康化学与分子诊断重点实验室，苏州 215123
^2.苏州大学苏州医学院公共卫生学院，苏州 215123

收稿日期:2026-02-01 出版日期:2026-05-10 发布日期:2026-04-09
通讯作者: 何学文 E-mail:flma@suda.edu.cn;xionglinghong@suda.edu.cn;xheao@suda.edu.cn
作者简介:马夫龙，男，博士，副教授，主要从事近红外二区荧光探针方面的研究. E-mail： flma@suda.edu.cn
熊玲红，女，博士，副教授，主要从事病原微生物检测与杀灭方面的研究. E⁃mail： xionglinghong@suda.edu.cn
第一联系人：共同第一作者.
基金资助:
国家自然科学基金(22274106);苏州大学启动经费资助

In situ Activating NIR-II AIE Probe for Highly Sensitive Hydrogen Peroxide Imaging in Tumor

ZHU Gaohua¹, SHU Ju¹, GENG Jiangtao¹, MA Fulong¹(), XIONG Linghong²(), HE Xuewen¹()

^1.State Key Laboratory of Bioinspired Interfacial Materials Science，the Key Lab of Health Chemistry and Molecular Diagnosis of Suzhou，College of Chemistry，Chemical Engineering and Materials Science，Soochow University，Suzhou 215123，China
^2.School of Public Health，Suzhou Medical College of Soochow University，Suzhou 215123，China

Received:2026-02-01 Online:2026-05-10 Published:2026-04-09
Contact: HE Xuewen E-mail:flma@suda.edu.cn;xionglinghong@suda.edu.cn;xheao@suda.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(22274106);the Startup Funds from Soochow University, China

1. ESM to 20260058.pdf(667KB)

摘要/Abstract

摘要：

原位高灵敏精准肿瘤传感技术对于癌症的早期诊断与治疗具有重大意义. 其中，基于肿瘤标志物的荧光传感凭借其灵敏度高、操作简便及原位实时检测等优势受到广泛关注. 实现高质量的肿瘤荧光成像从根本上依赖于高性能的发光探针，而开发具有优异组织穿透深度和超高响应灵敏度的近红外二区(NIR-II)荧光探针为此提供了一条极具前景的解决路径. 本文报道了一种具有聚集诱导发光特性的近红外二区荧光探针4,4'-{6,7-二(噻吩-2-基)-[1,2,5]噻二唑并[3,4-g]喹喔啉-4,9-二基}双{N,N-二甲基-N-[4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷-2-基)苄基]苯胺鎓}（TQT-Bpin），其能够特异性响应肿瘤内过表达的过氧化氢，从而原位激活近红外二区荧光发射. 该探针展现出卓越的灵敏度与特异性，能够实现对肿瘤区域过氧化氢的实时、原位、响应性传感与成像，并表现出超大的斯托克斯位移(320 nm)、良好的选择性(检出限低至3.6 μmol/L)及优异的稳定性. 这种集深度组织穿透、高灵敏度及原位响应能力于一体的近红外二区探针为肿瘤早期检测提供了新策略.

关键词: 荧光探针, 近红外二区, 聚集诱导发光, 过氧化氢, 原位激活

Abstract:

In situ highly sensitive and accurate tumor sensing is of great significance for early cancer diagnosis and treatment. Fluorescence sensing of tumor biomarkers has attracted considerable attention due to its advantages of high sensitivity， operational simplicity， and capability for real-time in situ detection. Achieving high-quality tumor fluorescence imaging fundamentally depends on high-performance luminescent probes， and developing near-infrared-II（NIR-II） fluorescent probes with excellent tissue penetration depth and ultra‑high response sensitivity provides a highly promising solution path for this. Herein， we report a NIR-II fluorescent probe， 4，4'-｛6，7-di（thiophen-2-yl）-［1，2，5］thiadiazolo［3，4-g］quinoxaline-4，9-diyl｝bis｛N，N-dimethyl-N-［4-（4，4，5，5- tetramethyl-1，3，2-dioxaborolan-2-yl）benzyl］benzenaminium｝（TQT-Bpin）， featuring aggregation-induced emission（AIE） characteristics. This probe can specifically respond to the hydrogen peroxide overexpressed in the tumor region， thereby in situ activating NIR-II fluorescence emission. It exhibits exceptional sensitivity and specificity， enabling real-time and responsive sensing and imaging of hydrogen peroxide in tumor areas， with advantages including an ultra-large Stokes shift（320 nm）， excellent selectivity（limit of detection down to 3.6 μmol/L）， and superior stability. Such an NIR-II probe， which integrates deep tissue penetration， high sensitivity， and in situ responsiveness， provides a novel strategy for early diagnosis of tumors.

Key words: Fluorescent probe, NIR-II region, Aggregation-induced emission, Hydrogen peroxide, In situ activating

中图分类号:

O631

TrendMD:

朱高桦, 舒菊, 耿江涛, 马夫龙, 熊玲红, 何学文. 原位激活型近红外二区聚集诱导发光探针应用于肿瘤中过氧化氢的高灵敏成像. 高等学校化学学报, 2026, 47(5): 20260058.

ZHU Gaohua, SHU Ju, GENG Jiangtao, MA Fulong, XIONG Linghong, HE Xuewen. In situ Activating NIR-II AIE Probe for Highly Sensitive Hydrogen Peroxide Imaging in Tumor. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(5): 20260058.

图/表 5

Fig.1 Photophysical characterizations of TQT⁃Bpin and TQT⁃DMA

Fig.2 DFT calculation of HOMO, LUMO, and the torsion angle of the designed probes（A） The frontier orbital electron cloud distribution and energy gaps of TQT-Bpin and TQT-DMA；（B） optimized molecular structure and torsion angles.

Fig.3 Characterization of the response behaviors of TQT⁃Bpin probe toward H₂O₂（A） Time⁃dependent absorption spectra of TQT⁃Bpin（50 μmol/L） upon response to H2O2（100 μmol/L）；（B） the corresponding changes in relative absorption intensity at 475， 680， and 808 nm over time；（C） absorption spectra of TQT⁃Bpin（50 μmol/L） after responding to different concentrations of H2O2 for 1.5 h；（D） the corresponding relative absorption intensity at 475， 680， and 808 nm plotted against H2O2 concentration；（E） time⁃dependent FL spectra of TQT⁃Bpin（50 μmol/L） upon response to H2O2（100 μmol/L）；（F） the corresponding changes in FL intensity at 1004 nm over time；（G） FL spectra of TQT⁃Bpin（50 μmol/L） after responding to different concentrations of H₂O₂ for 1.5 h；（H） the corresponding FL intensity at 1004 nm plotted against H₂O₂ concentration： the inset shows the linear fit of the fluorescence intensity change at 1004 nm with H2O2 concentration with fitting equation of y=45.23+2.64x， in which y means FL intensity， x means H2O2 concentration， R2=0.9827. λex=808 nm；（I） dynamic light scattering（DLS） characterization of the diameters of TQT⁃Bpin（50 µmol/L） before and after response to 100 µmol/L H₂O₂.

Fig.4 Selectivity and stability test of TQT⁃Bpin（A） FL spectra of the molecule after reacting with different analytes（100 μmol/L） for 1.5 h；（B） the corresponding FL intensity at 1004 nm；（C， D） the response of TQT-Bpin to hydrogen peroxide after being stored in PBS（C） and cell lysate（D） for different numbers of hours.

Fig.5 Time⁃dependent imaging in CT26 tumor⁃bearing mice and imaging of various organs and tumors after dissection after intratumoral injection of TQT⁃Bpin probe（A） Experimental group： in vivo imaging of mice over time after intratumoral injection of 100 μL of TQT-Bpin（50 μmol/L）；（B） ex vivo imaging of organs and tumors from the experimental group at 36 h post-injection；（C） control group： in vivo imaging of mice over time after intratumoral injection of 100 μL PBS；（D） ex vivo imaging of organs and tumors from the control group at 36 h post-injection.

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