近红外荧光引导肿瘤光疗能精准定位肿瘤、减少正常组织损伤，七甲川花菁因近红外区强吸收特性成为该领域关键材料，吲哚菁绿（ICG）更获 FDA 批准用于临床肿瘤诊疗。近期研究表明，某些花菁类染料（如 IR780 和 IR808）还具有光热（PTT）和光动力（PDT）协同治疗效应，有潜力成为临床使用的诊疗一体化试剂。

　　然而，多数七甲川花菁存在明显短板：聚集到肿瘤前即发荧光，导致背景荧光高、成像信噪比低，影响治疗灵敏度甚至出现假阴性。因此，荧光“开启型”（turn-on）花菁类染料的开发仍面临挑战。近期研究发现，在水相中，花菁类染料倾向于通过 π–π 堆积和静电作用形成 J 型或 H 型聚集体。在聚集状态下，花菁的光学性质与单体状态显著不同。花菁聚集体通常不发光，但当其进入细胞并转变为游离单体时，可恢复强烈荧光。然而，目前此类“开启型”花菁聚集体的研究仍较为有限。主要问题在于，花菁自组装体的亲水/疏水平衡需精细调控。由于与亚细胞器的疏水相互作用是染料聚集体荧光恢复的关键因素，因此花菁的疏水性在其自组装行为和细胞荧光成像中起着重要作用。

　　2025年11月，南开大学药学院郗日沫教授和孟萌教授、天津大学赵秀杰副研究员在Analytical Chemistry杂志发表了题为“Controllable Self-Assembly of Amphiphilic Heptamethine Cyanines for Turn-On Fluorescence-Guided Tumor Phototherapy”的研究性论文。该研究融合分子设计与自组装技术，针对七甲川花菁染料的光学特性与肿瘤靶向性优化，开发出高对比度、高效能的两亲性七甲川花菁（IR780-NC_n，n = 3、6、12、18）。

　　该研究通过在七甲川花菁的一个N-烷基侧链上引入季铵阳离子以增强亲水性；再通过在另一个N-烷基位点连接不同长度的烷基链来调节疏水性，最终合成了四种两亲性七甲川花菁类染料（IR780-NC_n，n = 3、6、12、18）。研究表明，随着烷基链长度的增加，染料的clogP值从 IR780-NC₃的2.13增加到IR780-NC₁₈的9.02，表明其疏水性逐渐增强。在水溶液中，烷基链较长的花菁更易通过自组装形成球形纳米颗粒。在PBS中，IR780-NC₁₂和IR780-NC₁₈的荧光强度在 800-820 nm 范围内最低，但在非极性环境中荧光显著增强。此外，由于长烷基链对花菁骨架的稳定保护作用，IR780-NC₁₂和IR780-NC₁₈在激光照射下更易产生活性氧（ROS）。在细胞中，IR780-NC₁₂和IR780-NC₁₈的荧光恢复程度也高于其他两种染料，并分别与膜性细胞器（如线粒体和细胞膜）发生明显相互作用。

　　在荷瘤小鼠中，静脉注射 IR780-NC₁₈后，其在肿瘤部位的荧光最强且持续时间最长（可达96小时）。在近红外图像引导下，IR780-NC₁₂和IR780-NC₁₈的光疗显示出高效的 PTT/PDT 抗肿瘤效果。该研究首次将亲疏水性调控（N-烷基侧链引入季铵阳离子与不同长度烷基链）、自组装行为优化（控制聚集体形成）与荧光 “激活” 机制（聚集态荧光off /疏水环境解聚荧光on）整合于七甲川花菁分子骨架，成功解决传统花菁背景荧光高、成像对比度低的核心难题，实现肿瘤部位精准荧光示踪与光疗协同。

　　南开大学为该项工作的第一完成单位，南开大学药学院2022级博士生马艳为该论文的第一作者。南开大学药学院郗日沫教授和孟萌教授、天津大学赵秀杰副研究员本文的共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金委项目和北京大学天然药物与仿生药物国家重点实验室开放课题的资助。

　　原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.analchem.5c04731?ref=article_openPDF