近日，化学化工学院刘红文教授有机光学探针小组在“阴离子花菁探针”研究方向取得了重要进展，在国际化学顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed. 发表了题为“Ion‑Programmed In Situ J‑Aggregates Overcome Concentration-Dependence for On-Demand Phototherapy of Diabetic Bacterial Infections”的研究论文。
阴离子花菁（ACy）衍生物兼具高摩尔消光系数、低生物毒性和优异光稳定性，且能自发形成长波长吸收的J聚集体，是构建近红外光诊疗试剂的理想母核，在细菌感染精准诊疗中极具价值。然而，传统花菁J聚集体的形成高度依赖染料浓度，受限于短程分子间相互作用，难以在感染病灶原位实现自发组装，因而现有材料多需预先体外组装，严重制约了其在活体原位诊疗中的应用。针对这一瓶颈，课题组基于近年来在阴离子花菁领域的研究积累（Anal. Chem. 2023, 95, 14043–14051; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202509372；Anal. Chem. 2025, 97, 17111–17120; Biomaterials 2026, 335, 124392），发现该类染料因电荷翻转而表现出迥异于传统吲哚类阳离子花菁的光物理行为。在此基础上，我们进一步聚焦于该类染料的自组装性能，以期突破浓度依赖局限，推动阴离子花菁在活体原位光诊疗中的实际应用。
图1. 受DLVO启发的抗剂量依赖性J聚集策略用于糖尿病细菌感染
针对花菁J聚集体普遍存在高浓度依赖性问题，团队创新性地提出“基于DLVO胶体理论的高价离子可编程J聚集体”构建策略。通过对阴离子花菁（ACy）骨架进行中位修饰，筛选获得代表性探针ACy5-Py-3Py。该阴离子花菁衍生物利用长程静电相互作用，可响应细菌膜表面富集的高价阴离子，在细菌表面原位组装形成近红外J聚集体，从而有效规避传统阴离子花菁J聚集体对高染料浓度及纳米载体的依赖。得益于优异的抗浓度依赖组装特性与光诊疗性能，该探针在低至0.25 μM浓度下也可稳定自组装，实现对耐药细菌的光声成像识别及光热/光动力协同杀灭。在糖尿病小鼠MRSA感染创面模型中，该阴离子花菁探针展现出优于体外预组装策略的治疗效果，可显著加速创面愈合，为基于阴离子花菁的耐药细菌感染精准光诊疗提供了全新设计思路。
图2. ACy5-Py-3Py在高价阴离子存在下J聚集行为研究
该工作围绕阴离子花菁（ACy）探针的设计及其在光诊疗中的应用展开，得到了国家自然科学基金和湖南省自然科学基金的资助。研究过程中，湖南大学张晓兵教授和湖南师范大学杨荣华教授给予了重要指导与支持。论文的共同通讯作者为我校化学化工学院刘红文教授、上海交通大学徐莉博士后及李哲研究员，第一作者为我校2023级硕士研究生葛海丰。上海交通大学与湖南师范大学为本论文的共同通讯单位。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.1142645.