近红外二区（1000-1700 nm）荧光团比近红外一区（650-900 nm）荧光团要有更深的组织穿透深度和更佳的成像效果，因此广受关注。但如今最主要的近红外二区荧光团材料主要是由无机纳米材料构成，而这些材料在临床试验中往往表现出一定的生物毒性。相反，一些有机小分子诸如亚甲基蓝和吲哚青绿则表现出很好的生物安全性，并已经被用于临床中。近红外二区小分子主要有两大类，第一类是多甲基类，这类染料的缺点就是小斯托克斯位移和较差的化学稳定性。另一类则是具有D-π-D结构的分子染料，这类染料通常具有极大的斯托克斯位移（>200 nm）和体内成像时高信背比的特点，苯并噻二唑（BBTD）在这类染料中显得十分经典。但是目前现有的BBTD基荧光团的最大吸收波长和发射波长分别位于800 nm和1000 nm左右，这两种荧光团的波长相对较短。因此，仍然需要有波长较长的新型荧光团被设计出来，这实际上也是光谱探针领域最重要的前沿课题之一。

今年8月，以中国科学院化学研究所为第一通讯单位，马会民研究员为文章的共同通讯作者，在《Journal of the American Chemical Society》杂志上发表题为“Design, Synthesis, and Application of a Small Molecular NIR-II Fluorophore with Maximal Emission Beyond 1200 nm”的科研论文。文章报道了一种最大发射超过1200 nm的近红外二区小分子荧光探针FM1210，这种最大发射波长的大幅度增加使FM1210能够在体内成像，并同时具有较低的自荧光、较高的信背比和更好的分辨率。同时，连有脂质体的纳米FM1210具有被动靶向能力和良好的水溶性，这使其能以高信背比的效果对肿瘤甚至其血管成像。

示意图1.近红外二区荧光团FM1210和CF1065的结构示意图

图1. 10 μM的CF1065和FM1210光谱特性。(A)FM1210和(B)CF1065在不同溶剂中的吸收光谱。在980 nm和808 nm的激发下(C)FM1210和(D)CF1065的荧光光谱。(从左到右：CH₂Cl₂、MeOH、DMSO、PBS)是(A，B)FM1210和CF1065的亮场和(C，D)近红外-II荧光图像，曝光时间为20 ms。管状在面板C和D中用白色点线标记。比较了FM1210与CF1065的吸收和荧光光谱。说明了FM1210中Se原子和氨基同时存在有利于大幅度波长红移。

图2. FM1210(A)和CF1065(B)对BALB/c裸鼠(n=3)的近红外二区荧光图像。(a，e)静脉注射FM1210和CF1065：(a) λex =980 nm，1150 nm长通滤波器，ET=15 ms；(e) λex=808 nm，1000 nm长通滤波器，ET=15 ms。放大的股骨血管图像(ET=900 ms)。(c，g)放大的腹部血管图像(ET=900 ms)。(d，h)图像b和f中横截面线的强度分布；红色曲线是相应峰的高斯拟合。在峰的一侧附近标记了半高宽。所有相关图像的相对像素强度值被标记在附近的伪彩色条中。静脉注射FM1210或CF1065后，观察到血管有明显的荧光。FM1210可以显著提高活体成像的信背比。

图3. 静脉注射FM1210(500 μM，150 μL盐水溶液，2%DMSO)后，麻醉小鼠(n=3)的高速成像。(A)注射FM1210 2 min后的小鼠图像。（B）由心房和中庭的强度波动记录的心跳曲线。分别使用FM1210对麻醉小鼠的全身进行了高速成像，通过高速成像可以解决心房搏动与心室搏动之间的细微延迟。因此，FM1210可能为心脏研究提供一种很有前途的方法。

图4. 用FM1210-NPs对肿瘤进行荧光成像。(A)HeLa荷瘤小鼠FM1210-NPs的成像原理图。(B)肿瘤血管放大的时间过程图，小鼠 (n=2)。(C)静脉注射FM1210-NPs(100 μL，20 mg/mL)后小鼠的时间过程图。用FM1210-NPs注射HeLa荷瘤小鼠尾部静脉时，丰富和精细的肿瘤血管可以被清楚地观察到，其中扩张的血管和毛细血管可以很容易地分化。并且可以发现FM1210-NPs倾向于在肿瘤中积累。以上这些观察表明，纳米FM1210-NPs可能有助于肿瘤的研究。

目前，小分子荧光团的最大发射波长位于1100 nm左右，而最近马会民课题组设计出FM1210小分子荧光探针，并将最大发射波长红移至1210 nm处。FM1210结合了硒原子和氨基，也正是因为这两处的改动，FM1210的最大发射波长比CF1065红移了近145 nm，这是一个很大的进步。因此波长红移也让FM1210比CF1065有更低的背景荧光，更好的分辨率，更高的信背比。同时，马会民课题组利用FM1210实现了100 fps的高速近红外二区成像，并将FM1210-NPs用于成像肿瘤甚至血管。

马会民

1979-1983：山东大学化学系本科

1986年：获中国科学院化学所硕士,随后在中科院半导体所工作

1990年：获中国科学院化学所博士

1990-1992：武汉大学化学系博士后

1992-至今：中国科学院化学所工作,现任研究员,博士生导师。

曾于1996-1997年、1999年10月-2000年2月和2001年10-11月,先后三次作为德国洪堡学者在Bremen University从事研究工作。

现任《Current Chemical Biology》、《分析化学》、《分析科学学报》等刊物的编委;中国化学会永久会员。

2003年度中国分析测试协会科学技术二等奖(CAIA奖)

2006年度中国分析测试协会科学技术一等奖(CAIA奖)

2005年度获得国家基金委杰出青年基金项目资助

课题组链接：

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.0c08187