近日，我校化学化工学院探针与化学生物学团队在近红外二区荧光/光声多模态发光材料及其生物医学成像领域取得重要研究进展，该研究成果以“Activatable second-near-infrared-window multimodal luminogens with aggregation-induced-emission and aggregation-caused-quenching properties for step-imaging guided tumor therapy”为题，发表在国际学术期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上。该论文的第一作者为我校化学化工学院博士研究生李文秀，通讯作者为化学化工学院教授林伟英，我校为论文的唯一通讯单位。

传统有机发光材料受限于“聚集猝灭（ACQ）”或“聚集诱导发光（AIE）”的单态发光特性，在复杂生物环境中难以实现精准成像。为解决这一科学问题，该团队创新性提出了“ACQ/AIE双性能多模态发光材料（DPMgens）”的概念，通过分子结构设计巧妙地平衡了溶液和聚集态下的辐射与非辐射跃迁过程，从而实现了单一分子在溶液态与聚集/固态下的双态高效多模态发光，旨在弥合ACQ与AIE材料应用中的鸿沟。在此基础上，该团队采用分子刚性平面与扭曲基团的协同调控策略，成功开发出系列新型近红外二区（NIR-II）多模态发光材料DPM-HD1-3。实验结果表明，该系列材料在液态与聚集态下均展现出优异的NIR-II荧光、光声及光热信号。因此，DPM-HD1-3可以克服异质性积累效应的影响，从而在复杂的环境中实现高保真多模态发光。

癌症通常具有异质性，其微环境和分子指纹会随着时间的推移而发生变化，这使得准确检测与治疗管理尤具挑战性。理想的成像指导癌症治疗方法需要在不同治疗阶段实施多种成像检测，以获得全面的诊断信息，从而指导定制个体化治疗方案。然而，在复杂的生物环境中，传统多模态材料容易受到聚集或不均匀浓度效应的影响，导致假阳性或假阴性结果。基于DPMgens独特的ACQ/AIE双性能多模态发光特性，该团队成功开发了一种一氧化碳（CO）激活型诊疗剂DPM-HD3-CO，用于分步成像指导癌症治疗。DPM-HD3-CO能够有效克服肿瘤异质性引起的干扰，通过分步成像策略成功揭示不同治疗阶段肿瘤微环境中CO水平与治疗响应之间的关系，从而实现异质性肿瘤“成像-治疗-疗效评估”的一体化精准诊疗。该研究不仅为肿瘤异质性研究提供了创新的工具，也引领了“多模态发光材料”这一新兴领域的发展。这一研究提出的双性能多模态发光材料概念突破了传统多模态材料的单性能发光局限，有望促进其在能源、化学和生物医学领域的广泛应用。