在精准医疗的时代浪潮中，如何“看见”并精准“消灭”肿瘤，是科学家们孜孜以求的目标。光诊疗学，作为一门将诊断与治疗合二为一的前沿技术，为肿瘤等疾病的诊疗带来了革命性的希望。其中，能够在第二个近红外窗口（NIR-II, 1000–1700 nm）工作的荧光示踪剂，以其更深的组织穿透深度、更高的时空分辨率和更优的信噪比，成为了生物成像和光疗领域的“明星”。然而，理想很丰满，现实却有些“骨感”：现有的高性能NIR-II有机光诊疗剂，大多依赖于构建庞大的π-共轭体系或引入长烷基侧链，导致分子量动辄超过500 Da，这不仅给合成带来挑战，其复杂的结构、难以控制的聚集行为（常导致聚集诱导猝灭，ACQ）以及潜在的生物相容性问题，也像一道道鸿沟，横亘在实验室研究与临床实际应用之间。那么，能否“化繁为简”，从临床已长期使用的、安全性得到验证的“老药”中，发掘出NIR-II光诊疗的“新功能”呢？由Bowen Fu、Xuanshang Lu、Xiangyu Pei、Jiantao Meng、Yuhan Yang、Wei Long、Hao Zhai、Ying Wan、Minshan Guo、Yayun Peng、Ting Cai等来自中国药科大学的研究团队，将目光投向了一款名为克唑替尼（Clofazimine, CFZ）的抗麻风病老药。他们巧妙地利用晶体工程策略，通过调控溶剂极性，引导这款分子量仅473 Da的小分子药物形成不同的晶型，意外地“解锁”了其卓越的NIR-II光物理性能，并将其成功应用于三阴性乳腺癌的多模态成像与治疗，为加速NIR-II光诊疗剂的临床转化开辟了一条令人惊喜的“捷径”。这项突破性研究成果发表在药学领域知名期刊《Acta Pharmaceutica Sinica B》上。
为开展这项研究，作者团队运用了多项关键技术。在材料制备与表征方面，他们通过溶剂蒸发法，在不同极性溶剂（如甲苯、乙醚、N-甲基甲酰胺/丙酮混合液）中诱导克唑替尼选择性结晶，获得了三种稳定晶型（polymorph-e, polymorph-s1, polymorph-s2），并利用X射线粉末衍射（PXRD）、热重分析（TGA）、差示扫描量热法（DSC）等确认了晶型纯度。随后，采用“自上而下”的球磨法，以泊洛沙姆407为稳定剂，制备了对应晶型的纳米颗粒（CFZ NPs），并通过动态光散射（DLS）、透射电子显微镜（TEM）、选区电子衍射（SAED）对其粒径、形貌和晶型稳定性进行了系统表征。在光物理性能评估方面，研究综合使用了紫外-可见-近红外（UV-vis-NIR）吸收光谱、光致发光（PL）光谱、荧光量子产率（QY）测量、光声（PA）成像系统和红外热成像仪，全面评估了不同晶型在NIR-II荧光、光声和光热方面的性能。在机理探究层面，他们借助固体核磁共振（SS-NMR）、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析了晶型差异对分子运动的影响；通过密度泛函理论（DFT）计算和独立梯度模型（IGM）分析，从理论上揭示了不同分子堆积导致的通过空间共轭（through-space conjugation）差异；并利用飞秒瞬态吸收（fs-TA）光谱深入研究了激发态的能量耗散动力学。在生物评价方面，研究使用了4T1三阴性乳腺癌细胞和小鼠肿瘤模型（BALB/c小鼠），通过细胞计数试剂盒-8（CCK-8）法、活/死细胞染色评估体外细胞毒性；通过体内NIR-II荧光成像、光声成像、光热成像以及肿瘤体积、重量监测和组织切片（H&E染色、TUNEL分析、Ki67免疫组化）分析，系统评价了基于晶型-e纳米颗粒（e-CFZ NPs）的多模态成像引导的光热治疗（PTT）效果及生物安全性。
3.1. 选择性结晶与表征
研究人员发现，克唑替尼在不同极性溶剂中会发生选择性结晶。在低极性溶剂（如甲苯、乙醚）中，主要形成柱状排列的针状晶体（polymorph-s），其分子二聚体呈扭曲交错式堆积；而在高极性溶剂（如N-甲基甲酰胺）中，则倾向于形成棱柱状晶体（polymorph-e），其分子二聚体呈反向重叠式堆积，非那嗪骨架重叠面积最大。理论计算表明，这种选择性源于溶剂化效应：在高极性溶剂中，净偶极矩为零的polymorph-e二聚体具有更高的溶剂化自由能，因而更易结晶析出。光谱表征显示，与polymorph-s相比，polymorph-e在近红外区（~725 nm）具有最强的吸收，并表现出显著的NIR-II荧光发射（绝对量子产率1.03%）和优异的光声/光热性能（光热转换效率PCE达25.88%）。通过球磨法制备的e-CFZ NPs在水中分散良好、尺寸均一、晶型稳定，其NIR-II荧光强度与浓度呈良好线性关系，并表现出典型的聚集诱导发光（AIE）特征和超强的光稳定性。模型实验证明，其NIR-II成像在组织穿透深度和信噪比上均优于NIR-I成像。
3.2. 结构分析与理论计算
为阐明性能差异的根源，研究团队进行了深入的结构与机理分析。单晶结构解析结合独立梯度模型（IGM）分析揭示，polymorph-e中反向重叠的紧密π-π堆积，形成了强大的通过空间共轭，这有利于NIR光吸收和电子跃迁；同时，其分子间距离较大，为连接在非那嗪骨上的取代基（异丙基、氯苯基）提供了相对自由的运动空间。相反，polymorph-s的扭曲交错堆积削弱了通过空间共轭，且紧密的柱状排列限制了取代基的运动。固体核磁、拉曼和红外光谱结果也支持polymorph-e中分子运动更为自由的结论。密度泛函理论计算显示，polymorph-e二聚体的最高占据分子轨道（HOMO）/最低未占分子轨道（LUMO）能隙最窄，与其最强的NIR吸收相符。飞秒瞬态吸收光谱动力学分析进一步表明，polymorph-e的激发态寿命（τ1: 0.60 ps, τ2: 14.96 ps）远短于polymorph-s，说明其能量耗散（包括辐射发光和非辐射热弛豫）过程更为迅速高效。这些结果共同证明，polymorph-e独特的“静态”（强通过空间共轭）与“动态”（自由分子运动）平衡结构，是实现其优异NIR-II荧光发射与高效光热转换协同的关键。
3.3. 多功能光诊疗评价
基于e-CFZ NPs优异的光学性能，研究团队评估了其体外细胞毒性及体内多模态成像能力。细胞实验表明，e-CFZ NPs联合激光照射对4T1癌细胞具有显著的协同杀伤效果。在4T1乳腺癌荷瘤小鼠模型中，瘤内注射e-CFZ NPs后，实现了长达14天的长效、高对比度NIR-II荧光成像和光声成像，清晰勾勒出肿瘤轮廓。同时，在808 nm激光照射下，肿瘤局部温度可快速升高至50°C，展现出强大的光热成像和治疗潜力。药物代谢分布研究显示，e-CFZ NPs在肿瘤部位具有长期滞留特性。
3.4. 三模态成像引导的光热治疗
最后，研究验证了e-CFZ NPs在NIR-II荧光/光声/光热三模态成像引导下对肿瘤的光热治疗效果。荷瘤小鼠被分为PBS、PBS+激光、e-CFZ NPs、e-CFZ NPs+激光四组。结果显示，单次瘤内注射e-CFZ NPs并给予一次激光照射后，联合治疗组表现出最强的肿瘤生长抑制效果（抑瘤率达80.26%），肿瘤重量显著减轻。肿瘤组织切片H&E染色、TUNEL凋亡检测和Ki67增殖标志物染色结果一致表明，联合治疗引发了最广泛的肿瘤组织损伤、细胞凋亡和增殖抑制。重要的是，在整个治疗期间，小鼠体重保持稳定，主要器官组织切片未发现明显病理损伤，血清肝功能（ALT、AST）和肾功能（BUN、CREA）指标也无显著异常，证明了该治疗策略良好的生物安全性。
4. 结论
本研究成功将临床已获批的小分子药物克唑替尼重塑为一款具有优异生物相容性的超小型NIR-II光诊疗剂。其核心创新在于通过精巧的晶体工程——控制溶剂极性以实现选择性结晶，获得了具有“动静平衡”独特结构的polymorph-e晶型。该晶型同时实现了强大的通过空间共轭（“静”）和相对自由的分子运动（“动”），从而在NIR光吸收、NIR-II辐射发光和非辐射热弛豫之间达到优化平衡，赋予了其卓越的NIR-II荧光/光声/光热三模态成像性能及高效的光热治疗能力。体内外实验充分证实，基于此晶型的纳米颗粒能有效用于三阴性乳腺癌的长效、高分辨率多模态成像引导的光热治疗，且安全性良好。这项工作不仅为克唑替尼的临床“老药新用”开辟了全新的光诊疗领域，更重要的是，它提出并验证了“通过调控小分子药物的聚集态结构来解锁其NIR-II光诊疗功能”这一普适性策略。与传统的构建复杂大分子发色团的思路相比，该策略能从海量已知的、安全性经过验证的小分子药物库中快速发掘候选材料，极大加速了NIR-II光诊疗剂从实验室走向临床的转化进程，为未来开发更多新型、高效、安全的诊疗一体化制剂提供了极具启发性的新范式。
