内容提要 单分子定位显微成像（SMLM）通常需要高达kW/cm²的激光照射，以获取足够多的光子用于精确定位。然而，高强度的可见光会对细胞造成严重的毒性，限制其在活细胞中的应用。针对这一挑战，该研究开发了一类新型近红外（NIR）自发闪烁的荧光染料（SMI-NIRs）。这些染料由罗丹明螺内酰胺和半花菁衍生物组成，前者通过pH依赖的螺环化反应在荧光态与暗态之间转换，后者将激发波长移至红外区域。单分子实验表明，这些NIR染料在3.93 kW/cm²的功率密度下，展现出低至0.18%的占空比和高达26,700光子/秒的发射率。光毒性评估表明，721 nm的NIR照明显著降低对活细胞的损伤。该研究将SMI-NIRs应用于活细胞成像，成功实现了线粒体动态变化的超分辨成像，空间分辨率为69.4 nm（傅里叶环相关分析，FRC）。此外，通过SNAP-tag技术对活细胞中的内质网实现特异性标记，超分辨重构出的内质网小管的半高全宽为119 nm。

内容提要 共轭寡电解质(COEs)包括一类具有可调光学性质和脂质双分子层亲和力的荧光报告分子。这些分子已被证明在一系列生物成像应用中是有效的;然而，它们在表征特定亚细胞结构方面的应用仍然受到限制。这样的功能将扩展COE应用程序，以了解细胞功能障碍、细胞通信和不同药物代理的目标。我们公开了一种新的COE衍生物，COE-CN，它可以可视化线粒体，包括形态变化和溶酶体在去极化剂处理后的融合。COE-CN的特点是存在咪唑增溶基团和具有分子内电荷转移特性的光活性氰乙烯基连接的二苯基苯核。相对较短的COE-CN分子长度导致脂质双层膜内的结合较弱，这使得可以对内部细胞结构进行采样，并最终相对于细长的COE进行不同的定位。作为一种实际证明手段，COE-CN可以通过流式细胞术诊断线粒体受损的细胞。再加上在去极化时不易位的细长COE，比例荧光强度的变化可用于监测线粒体膜电位破坏，证明其在诊断分析中的应用潜力。

内容提要 吸收波段位于第二近红外(NIR-II, 1000-1700nm)窗口的小型有机光热试剂(PTAs)是有效对抗深部肿瘤的理想选择。然而，很少报道的NIR-II吸收PTA仍然存在摩尔消光系数低，化学稳定性和光稳定性不足以及在治疗过程中所需的高光功率密度的问题。我们开发了一系列二氟化硼二聚体受体集成的小有机PTA。π共轭氮杂环二聚体骨架上的B-N配位键使其具有较强的吸电子能力，有利于形成具有NIR-II吸收的强有力的供体-受体-供体(D-A-D)结构PTA。PTAs即OTTBF具有较高的MEC、超高的化学和光稳定性。在1064 nm光密度低至0.7 W cm-2的照射下，OTTBF NPs包被成水分散的纳米颗粒，可以获得显著的光热转换效果，这是目前已知的用于PTT工艺的最低NIR-II光功率。此外，OTTBF NPs已成功应用于1064nm激光下的体内和体外深部肿瘤治疗。该研究为未来探索用于生物医学应用的多功能D-A-D结构NIR-II吸收有机PTA提供了见解。

内容提要 由于报告基因相关可见/NIR-I生物发光成像的广泛应用，可见/NIR-I/NIR-II多路荧光成像在生物医学研究中具有良好的潜力。然而，由于缺乏合适的荧光团，在这些区域的体内多路成像应用很少被报道。本文合成了9种具有不同吸附和发射波长的方酸染料。其中水溶性的SQ 710−5k和SQ 905在吸收上存在显著差异，从而可以识别肿瘤和淋巴结。然后，通过与报告基因相关的生物发光荧光粉协调，首次实现了可见光/NIR-I/II的六通道多路荧光成像。SQ 710−5k在NIR-II中表现出更高质量的血管和肿瘤成像。H聚集体SQ 905在光热治疗中表现出较高的光热转换效率。本研究提出了一种制备小分子染料的方法，该染料与报告基因相关的生物发光荧光粉协调，用于六色荧光成像。

内容提要 活性氧(Reactive oxygen species, ROS)已成为治疗肿瘤的有效工具。光动力疗法(PDT)和化学动力疗法(CDT)的结合利用了多种活性氧，提高了治疗效果。然而，CDT的活化通常发生在PDT之前，这阻碍了羟基自由基(·OH)的持续维持，降低了治疗效率。在此，我们提出了一种基于分子聚集调节的光触发纳米系统，用于将癌症治疗从PDT/光热治疗(PTT)转化为持久的CDT。有序j聚集增强了菁氨酸部分的光动力学性质，同时抑制了铜-卟啉部分的化学动力学能力。在光照射下，Cu-PCy JNPs表现出强烈的光动力和光热效应。同时，光触发菁氨酸主链的快速降解，导致J聚集的破坏。结果，一个长时间的CDT被依次激活，并且观察到持续产生·OH长达48小时，导致细胞氧化应激和凋亡。由于Cu-PCy JNPs具有良好的肿瘤蓄积性，通过转化治疗在体内表现出有效的肿瘤消融。本研究为有效延长ros肿瘤治疗的化学动力学活性提供了新的途径。

内容提要 第二近红外(NIR-II, 1,000-1,700 nm)窗口的发光特别有利于深层组织成像和光学传感器，因为它具有通过各种介质的固有高通透性。具有最低未占据分子轨道(LUMO)能级的强电子受体是具有NIR-II发射特性的给体-受体(D-A) π共轭聚合物(CPs)的关键单元，但目前可用的分子骨架种类有限。本文报道了含有氟化硼融合偶氮苯配合物(BAz)的D-A CPs具有增强的电子接受特性。偶氮苯配体的氟化和硼的三氟甲基化结合可以有效地将LUMO的能级降低到-4.42 eV，远低于传统的强电子受体。合成的系列CPs在包括NIR- ii在内的较宽近红外范围内具有优异的吸收/荧光性能。此外，由于BAz骨架固有的固态发射特性，从薄膜(λFL= 1213 nm)和水中纳米颗粒(λFL= 1036 nm，亮度高达29 cm -1M -1)中观察到明显的NIR-II荧光，表明我们的材料适用于开发下一代NIR-II发光材料。

内容提要 第二个近红外窗口(NIR-II, 1000 - 3000 nm)由于改善了组织穿透性，为光疗提供了一个有吸引力的平台。然而，为这一范围开发有效的光疗剂提出了重大挑战。在此，我们报道了一种基于融合环受体结构的NIR-II有机治疗剂CNTIC-4F，它具有超过1200 nm的有效吸收和高达1800 nm的荧光发射。邻芳π桥thieno[3,4b]pyrazine (TP)的掺入增强了CNTIC4F的quinoidal特性，减小了光学带隙，增强了分子间相互作用。CNTIC-4F纳米颗粒对小鼠血管的体内荧光成像在1064nm激发下显示1500 nm以上的高对比度成像。此外，CNTIC-4F纳米颗粒在1064 nm激发下的光热转换效率高达82%，可实现NIR-II成像引导下对小鼠4T1肿瘤的有效光热治疗。本研究说明了quinoidal结构在开发用于高对比度和深穿透NIR-II光疗的高级有机试剂方面的潜力。

内容提要 为了提高光疗性能，迫切需要具有高活性氧(ROS)生成，良好的肿瘤靶向能力和持久的保留能力的药物。然而，对称供体-受体(D-A)型药物通常产生球形纳米聚集体，导致良好的肿瘤靶向性，但保留率较低。杆状纳米聚集体可以延长其在肿瘤中的保留时间;然而，这仍然是一个挑战。结合不同形态优点的动态变化形状的智能体很少被报道。因此，本文采用不对称D-A型TIBT设计了具有智能形状可调性的自组装有机纳米聚集体。TIBT在固体中的光致发光量子产率高达52.24%。TIBT在相应的纳米聚集体(TIBT-NCs)中也显示出高ROS生成。TIBT-NCs中发生了从纳米球到纳米棒形状变化的动态自组装，有助于将ROS量子产率从0.55提高到0.72。此外，在体外和体内都可以观察到动态自组装，赋予TIBT-NCs强大的肿瘤靶向性和长时间的保留。最后，在TIBT-NCs中实现了有效的光动力治疗来抑制肿瘤生长，抑制率为90%。不对称D-A型药物可以在形成自组装有机纳米聚集体中发挥重要作用，从而在长效癌症治疗中显示出巨大的潜力。

内容提要 循环缺氧已被公认为广泛的肝脏疾病的典型特征，其实时成像对于更好地了解其生物学功能是必要的。然而，目前还缺乏有效的光学探针来检测肝脏的可逆性缺氧。在此，我们设计了一种近红外荧光/光声(NIRF/ PA)探针AzoCys-CF3，该探针在正常缺氧循环中显示出高度选择性和可逆的NIRF和PA信号的开关。AzoCys-CF3不仅监测肝缺血再灌注过程中的急性缺氧状态，还可追踪非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)模型小鼠的慢性肝缺氧程度。AzoCysCF3抗氧化药物筛选表明，肝保护药物奥利司他可显著减轻NAFLD小鼠肝脏缺氧。本研究为体内循环缺氧监测提供了一种可靠的NIRF/ PA显像剂，在肝脏疾病药物筛选中具有潜在的应用前景。

内容提要 对于5年生存率低且缺乏有效治疗方法的胰腺导管腺癌(PDAC)，下垂铁调节是一种强有力的治疗选择。然而，由于铁下垂在促进和抑制胰腺肿瘤发生中的双重作用，调节铁下垂程度对于获得PDAC的最佳治疗效果非常重要。由于谷胱甘肽(GSH)的合成途径受到抑制，生物硫醇被活性氧耗尽，导致生物硫醇水平急剧下降，因此生物硫醇适合作为成像铁下垂的生物标志物。此外，最近的一项研究报道，半胱氨酸(Cys)缺失可导致小鼠胰腺肿瘤铁下垂，可能被用作PDAC的有效治疗策略。因此，可视化生物硫醇在PDAC铁下垂中的作用，有助于调控铁下垂程度，了解Cys耗竭诱导胰腺肿瘤铁下垂的机制，进一步促进PDAC的研究和治疗。本文报道了两种生物硫醇激活的近红外(NIR)荧光/光声双模态成像探针(HYD-BX和HYD-DX)用于胰腺肿瘤铁下垂的成像。这两种探针对溶液、细胞和肿瘤中的生物硫醇具有优异的双模态响应性能。随后，它们被成功地用于实时可视化PDAC细胞和HepG2细胞中铁下垂过程中生物硫醇浓度水平的变化。最重要的是，它们已进一步应用于小鼠胰腺癌铁下垂的双模态成像，并取得了令人满意的结果。这两种探针的开发为监测铁下