近日，贵州民族大学&贵州大学谢兰、浙江大学郑强等人在《Advanced Functional Materials》(自然指数期刊，影响因子19.9，中科院一区TOP)上发表题为“Heteroatom Acceptor Engineering Boosts NIR-II Phototheranostics of Quinoid-Donor-Acceptor Semiconducting Polymers”的研究论文。贵州大学材料与冶金学院是论文的第一完成单位，贵州大学材料与冶金学院2022级博士研究生刘成为第一作者，贵州大学/贵州民族大学谢兰教授和浙江大学郑强教授为论文共同通讯作者。
光诊疗一体化将诊断成像与光治疗集成于单一平台，有望实现实时诊断与时空精准治疗同步进行。多模态成像引导的光诊疗，尤其是NIR-II FLI、PAI、PTI与PTT的结合，能够兼顾高灵敏度、深穿透、高空间分辨率和实时热反馈。然而，有机光诊疗剂长期面临一个核心矛盾：辐射衰减（荧光）与非辐射衰减（光热）彼此竞争。提高荧光量子产率往往牺牲光热效率，而增强非辐射衰变又会导致荧光猝灭。
半导体聚合物（SPs）具有大摩尔消光系数、强吸收和良好光稳定性，但其扩展共轭骨架和链间纠缠易导致激发态电荷转移畸变，通常非辐射衰变占主导，难以作为高效FLI试剂。醌式（Q）结构可降低键长交替、增强π电子离域、窄化带隙并强化非辐射衰变，为高PCE光热剂提供了新思路。此前，该团队已基于Q–D–A平台开发了PAQM-EH-BBT纳米药剂，用于NIR-II PAI引导的高效PTT（Adv. Funct. Mater. 2026, 36, e25442），但如何在同一Q–D–A骨架中兼顾明亮NIR-II荧光与超高PCE，仍是亟待突破的难题。
鉴于此，该团队首次在醌式-给体-受体（Q–D–A）半导体聚合物中提出“杂原子受体工程”策略，通过将苯并噻二唑（BT）受体中的碳原子替换为氮原子，构筑强吸电子噻二唑并吡啶（PT）受体，获得聚合物PAQM-PT。其纳米颗粒（PAQM-PT NPs）在808 nm处摩尔消光系数高达 2.82×105 M?1cm?1，NIR-II荧光量子产率0.054%，NIR-II亮度达152.28 M?1cm?1，光热转换效率（PCE）高达87.3%。该体系首次在聚合物光诊疗剂中同时实现高NIR-II荧光亮度和超高PCE，并在原位4T1乳腺癌模型中实现NIR-II荧光成像（FLI）-光声成像（PAI）-光热成像（PTI）三模态引导的光热治疗（PTT），14天内完全消融肿瘤且无复发，展现出优异的生物安全性。
该工作首次在Q–D–A半导体聚合物中通过杂原子受体工程实现NIR-II荧光亮度与光热转换效率的协同提升。PAQM-PT NPs兼具高摩尔消光系数、强NIR-II发射特性和优异的PCE（87.3%），并在原位乳腺癌模型中实现三模态成像引导的完全肿瘤消融。研究提出五条分子设计原则：杂原子取代窄化带隙并红移吸收；平面扩展共轭提高摩尔消光系数；静电势调制抑制ACQ；提高重组能加速非辐射衰变；在Q–D–A框架中整合上述协同效应。该策略为下一代高性能NIR-II光诊疗剂提供了可借鉴的分子工程路线，也为精准癌症治疗提供了新思路。
图1.分子设计原理示意图，仿生纳米颗粒的制备及其在体内的应用。（a）多功能光疗剂的分子结构与设计。（b）NIR-II FL纳米颗粒的制备工艺。（c）多模态成像引导原位乳腺癌光疗。
该研究得到了国家自然科学基金委、贵州省高层次人才培养支持计划和贵州省高层次创新人才计划的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.78564.
