活体光学成像技术能够洞察复杂的生理与病理过程，是生物医学研究的核心利器。然而，由于缺乏有效的分子传感探针，在1500 nm以上这一兼具深穿透与低背景优势的“黄金窗口”，长期以来的应用潜力被严重限制。针对这一关键瓶颈，本研究团队创新性地提出了一种“电子对称性调控发射”（Electronic-Symmetry-Tuned Emission, ESTE）机制，实现了1500 nm以上的基于单分子配合物的比率型活体动态化学传感。

　　研究团队首先合成了单官能团化的铒(III)-酞菁配合物，并发现外围取代基的电子效应会打破分子原本的对称性结构。这种分子层面的“对称性破坏”并未削弱铒离子的1530 nm近红外发光，而是精准重塑了配体的轨道分布，从而灵活调控了配合物的激发光谱。由于酞菁配体通过高效的三线态能量转移（天线效应）敏化中心铒离子，因此在保持明亮1530 nm发光的同时，激发波长展现出高度的可调性（从680 nm到705 nm）。这一创新设计使得研究团队构建了双激发比率型信号模式，通过监测两个激发波长下1530 nm发射强度的比值，即可实现独立于探针浓度的高精度定量检测，为活体动态成像提供了核心工具。

图1 . (a) 双激发动态成像装置示意图。

(b) 使用EP2微胶粒的胃部成像方案示意图。图示为小鼠胃的解剖结构。

（c）动态强度（F705Ex）)以及小鼠胃部的比率成像（F690Ex/F705Ex）。

（d）喂食后小鼠胃部的横断面pH分布。

（e）幽门运输动力学。

　　利用该策略，研究团队开发了pH响应探针（EP2）并封装至胶束中，实现了对小鼠胃部动态生理过程的实时成像。针对胃部复杂的解剖结构（前胃、腺胃、幽门），传统光强成像受限于探针分布不均，难以准确定量。而比率型NIR-II-L荧光成像成功揭示了进食小鼠胃内明显的pH空间梯度，幽门区域酸性显著高于前胃。

　　相比传统需要长达数小时甚至数天的侵入性检测，这种非侵入性的实时成像方案极大提高了对消化道生理规律的解析能力。探针能够在注射后10秒内对局部Cu(II)浓度变化产生快速荧光响应，并在约150秒内清晰呈现出Cu(II)在腹腔内呈扇状扩散的动态过程。

　　得益于1530 nm极低的组织背景干扰，研究团队清晰地分辨了小鼠肠道的复杂解剖轮廓，并成功记录到肠道的蠕动规律（频率为0.46 Hz）。这不仅实现了对金属离子的动态追踪，更为非侵入性地评估肠蠕动等生理力学功能提供了崭新的可视化手段。

　　本研究所提出的“电子对称性调控”策略，无需依赖复杂的纳米组装或高功率激发，仅通过分子层面的结构设计便可实现激发谱的精准调控，为深组织传感提供了普适性的探针设计思路。这一基于单分子配合物的新型传感平台，有望在肿瘤微环境分析、神经递质监测、以及药代动力学评估等前沿领域发挥重要作用，为未来高分辨率、非侵入性活体分子诊断开辟了新道路。

图2. (a) EP5的Cu(II)-响应机制。

(b) EP5和EP5-Cu的归一化激发光谱。

(c) 在690 nm和700 nm激发下，依赖Cu(II)的归一化发射光谱。EP5：5 μM。

(d) 对Cu(II)（0-2 μM）的线性激发比值响应。

(e) 上图：使用EP5微胶粒进行Cu(II)传感协议的示意图；下图：小鼠腹腔内Cu(II)扩散的动态比值成像。

(f) ROI1和ROI2处Cu(II)的动力学。

(g) 肠道运动动力学。

　　参考文献：

　　B. Wu, L. Zhang, K. Yan, M. Mei, W. Wu, Z. He, S. Wang, F. Zhang, Electronic-symmetry-tuned emission beyond 1500 nm in erbium(III)-phthalocyanine complexes for high-resolution in vivo biosensing. J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 44185–44190. https://doi.org/10.1021/jacs.5c13688