持续性发光（persistent luminescence）包括余辉发光和化学发光等是一种独特的发光过程，可以在停止激发光照射后持续释放光子，或者利用化学反应的优势，例如与活性氧/氮簇（RONS）等生物分子反应来触发发光。持续性发光无实时激发光和组织自发荧光的干扰，其信噪比（SBR）相比传统的荧光成像要高得多，对改善生物医学应用有着巨大的前景。然而持续性发光材料的临床转化应用仍然受到一些挑战的阻碍，如生物安全问题、改性困难、短波长发射等。

近日，南开大学的丁丹教授课题组发现并证明以焦脱镁叶绿酸A（Ppa）为代表的卟啉及其衍生物在停止激发光照射后或与过氧亚硝酸盐（ONOO-）相互作用后在近红外区域显示出强烈的持续发光信号，在760 nm处达到峰值，发光时间可以持续60分钟以上，而以前的文献报道总是将其作为光敏剂、荧光剂和/或光热剂。进一步的机理研究表明，卟啉结构中乙烯基键的有序氧化形成不稳定的二氧杂环丁烷中间体是实现持久性发光的关键。

具备能够提供肿瘤深层信息的术前光声成像以及高SBR和灵敏度的术中成像这种同步双模式成像能力的光学制剂特别有价值。作者接下来以Ppa为模型构建了β-sheet结构的超分子多肽纳米组装体Ppa-FFGYSAYPDSVPMMS（简称Ppa-FFGYSA），其具有从光声成像到持续发光成像的功能可转变特性，而且对高表达EphA2蛋白的肿瘤细胞具有高效的靶向能力，在两种不同的肿瘤小鼠模型（原位乳腺癌和腹膜癌小鼠模型）中均实现了持续发光成像引导的肿瘤切除。

另一方面，当体内肿瘤细胞经历免疫原性细胞死亡（ICD）时（如金丝桃素光动力治疗后），中性粒细胞浸润的同时会促进大量的RONS（尤其是ONOO-）释放，因此，ONOO- 激活的Ppa-FFGYSA的持久性发光可快速、实时评估肿瘤中浸润的中性粒细胞水平，从而实现ICD药物的快速和精确筛选，与传统的动物层面的ICD药物筛选方法（包括组织病理学和免疫荧光分析）相比，后者通常需要花费数天时间，而Ppa-FFGYSA的ONOO- 激活的持续发光只需要~8小时就能达到同样的效果，从而大大加快了药物评估的进程。

与目前报道的持续发光材料相比，卟啉衍生物已经被应用于临床实践。因此，这项工作中的发现和机理研究可能为开发用于临床转化研究的近红外持续性发光探针提供一个新的见解。此外，作者从研究中发现，在生命体系中聚集状态下，卟啉衍生物的持续发光仍然受聚集导致猝灭（ACQ）性质的影响，作者在今后的工作中将重点赋予其聚集诱导发光（AIE）性质,以改善其聚集发光，从而进一步提高生物医学应用的灵敏度和信噪比。

论文信息：

Activatable Persistent Luminescence from Porphyrin Derivatives and Supramolecular Probes with Imaging-Modality Transformable Characteristics for Improved Biological Applications

Xingchen Duan, Guo-Qiang Zhang, Shenglu Ji, Yiming Zhang, Jun Li, Hanlin Ou, Zhiyuan Gao, Guangxue Feng, Dan Ding

文章的第一作者是南开大学的博士研究生段星晨和博士后张国强，通讯作者为丁丹教授。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202006089