材料世界里，“缺陷”几乎无处不在，且难以完全去除。越来越多的研究表明，微小的不完美往往能掀起巨大的性能波澜。共轭聚合物以其优异的光捕获能力、可调的光物理性质以及独特的“分子导线效应”，已成为光动力疗法(PDT)和荧光成像领域的研究热点。然而，现有主流的Suzuki或Stille聚合方法在构筑给体(D)-受体(A)交替结构时，难以避免地会引入D-D或A-A结构的缺陷。这些被称为“均聚偶联缺陷”的结构单元，长期以来被视为不可避免的“合成必然品”而未被深究且被忽略。这些“均聚偶联缺陷”是否在也在悄然影响着光疗性能呢？

图1 结构缺陷对材料性能的影响结构缺陷对材料性能的影响。(a) 部分前期研究工作，展示了缺陷如何显著影响材料或器件的最终性能(Science 2020, 367, 1352；Nat. Mater. 2021, 20, 175；Nat. Energy 2023, 8, 789；Adv. Mater. 2019, 31, e1803515等)。 (b) 本工作的思路：用于生物医学应用时，是否含有均聚偶联缺陷共轭聚合物(CPs)之间存在性能差异。

  2026年5月6日，武汉大学李振教授、天津大学分子聚集态科学研究院武文博教授联合南方医科大学胡方教授在Advanced Materials 上发表了题为“Homocoupling-Defect-Free Alternating Conjugated Polymers With Enhanced Photosensitization for Phototherapy”，首次系统揭示“均聚偶联缺陷”如何影响共轭聚合物的光疗性能。

  研究团队精心设计了三个系列(PTB、PTD和PDB)含不同D-A结构的共轭聚合物，并分别通过传统的Suzuki聚合和一种绿色环保的方法——直接芳基化聚合(DArP)进行制备。这三种聚合物的吸收波长对应临床常用的530 nm、660 nm和808 nm激光，为更全面地研究缺陷对光疗性能的影响提供了理想模型。核磁共振波谱结果表明：与传统的Suzuki聚合得到的产物相比，通过DArP聚合得到的产物几乎不含有均聚偶联缺陷。而无论哪种结构，通过DArP制备的聚合物都表现出更好的性能。例如，PTD-DArP的·OH生成效率达到了PTD-Suzuki的14倍；PDB-DArP的近红外II区荧光强度更是达到了PDB-Suzuki的两倍的等等。

图2 通过DArP和Suzuki聚合制备的共轭聚合物之间的性能差异。

  随后，研究团队开启了层层深入的机理探测。首先通过化学合成的方法向无缺陷聚合物中引入1%的D-D或A-A缺陷，模拟PTD-Suzuki的结构，确认了均聚偶联缺陷正是影响这些性能的关键因素。在PTD-DArP中引入含量仅为1%的D-D或A-A缺陷后，聚合物即出现荧光强度骤降、1O?和O??生成效率几乎腰斩等现象。而通过物理共混引入同样结构时，性能几乎不受影响。这意味着缺陷必须嵌入共轭主链时才具有相应效应。为什么1%的微量缺陷就能引发如此显著的变化？研究团队通过超快光谱给出答案：在无均聚偶联缺陷的CPs中，激子可以沿共轭主链自由移动，具有相对较长的寿命，从而增强了荧光强度和活性氧生成效率。当引入均聚偶联缺陷后，它们会作为“陷阱”阻碍激子扩散，同时这些缺陷具有快速的非辐射衰变特性，进而缩短激子寿命，降低荧光和光敏化效率。

图3 均聚偶联缺陷对共轭聚合物性能影响的机理研究。

  为了证明“无缺陷策略”并非个例，而是领域中存在的普遍现象，研究团队从文献中选择了几例已报道的高性能共轭聚合物光敏剂，并分别用Suzuki聚合和DArP聚合重新合成。结果表明通过DArP得到聚合物的光敏活性均较通过Suzuki聚合得到的产物有了明显提升。其中，以二噻吩并环戊二烯为给体，苯并噻二唑为受体的共轭聚合物效果提升最明显，其单线态氧、超氧阴离子和羟基自由基的产生效率分别提高了4.0，11.8和9.8倍。

  最后，研究团队以PTD为例，分别通过4T1皮下瘤小鼠模型和糖尿病感染小鼠模型，证明了去除均聚偶联缺陷后，光疗效果可明显提升。以光动力肿瘤治疗为例，经一次光照后，PTD-DArP的抑瘤率高达99.0%，而相同条件下PTD-Suzuki仅为69.2%。

图4 通过DArP和Suzuki聚合制备的共轭聚合物在抗肿瘤应用方面的性能差异。

图5 通过DArP和Suzuki聚合制备的共轭聚合物在抗糖尿病感染方面的性能差异。

  这项研究首次系统地揭示了共轭聚合物中均聚偶联缺陷对其光疗性能的重大影响。通过改变聚合方法消除该缺陷后，显著提高了聚合物的光诊疗效果。

  原文链接：

  Homocoupling-Defect-Free Alternating Conjugated Polymers with Enhanced Photosensitization for Phototherapy

  Jucai Gao,^# Yu Tian,^# Yonggang Li,^# Yajing Jiang, Yujun Xie, Fang Hu,* Wenbo Wu* and Zhen Li*

Advanced Materials, 2026, e20477.

  https://doi.org/10.1002/adma.202520477