近红外二区（NIR-II，1000–1700 nm）小分子光学探针因其生物兼容性好、组织穿透能力强、成像对比度高而备受人们的关注。目前，近红外二区小分子光学探针主要有两类：一为多甲川类衍生物，但其Stokes位移小且稳定性欠佳；二为苯并双噻二唑衍生物，其荧光亮度较低。因此，发展新型近红外二区小分子荧光染料，特别是具有长波长和高亮度的小分子光学探针，仍是一个重要的挑战性前沿课题。
　　在国家自然科学基金委和中国科学院的支持下，化学研究所活体分析化学院重点实验室马会民课题组的科研人员，基于氧杂蒽核心骨架，提出了通过扩展π-共轭和增强分子内电荷转移效应的联合策略，发展出了一系列名为VIXs的新型近红外二区小分子光学探针（图1），其中VIX-4的最大荧光发射波长在1210 nm处，并具有高的亮度。利用VIX-4的优良光学性能，研究人员实现了200 fps帧率的小鼠血液循环的体内动态成像。借助这种高时空分辨率的动态成像，研究人员通过观测血流的方向可直接区分动脉和静脉，并且通过视频测量了血流的流速。该研究不仅为高时空分辨率的生物成像提供了一种有效的化学工具，而且为NIR-II小分子光学探针的发展提供了一种新的、有前景的染料骨架结构。相关工作发表在J. Am. Chem. Soc. (2021, 143, 17136–17143)上，第一作者为博士生刘殿恺，通讯作者为史文研究员。

图 1. 近红外二区光学探针 VIXs及血流动态成像
活体分析化学院重点实验室
2021年11月19日