有机室温磷光 (room-temperature phosphorescence, RTP)材料凭借长寿命、高信噪比和时间分辨成像等优势，在生物成像、传感与加密领域潜力显著。然而，其高性能主要依赖晶体堆积或刚性固态基质稳定三重态激子；一旦制成纳米颗粒，在水相中极易被水氧猝灭，使磷光寿命出现数量级衰减，难以维持生理条件下的高效持久磷光。因此，在水相中协同实现三重态激子保护与氧响应调控，是推动其走向生物医学应用的关键挑战。

  近期，武汉大学李振/李倩倩教授团队提出了一种亲疏水分区的纳米工程化策略，通过构建疏水–亲水核壳结构，有效调控分子微环境并抑制非辐射衰减，在水相中实现了长寿命、多色可调的余辉发射 (图1)。该策略的核心在于纳米结构内疏水核心与亲水外层的合理分区：疏水核心为发光分子提供稳定的疏水微环境以屏蔽猝灭效应，亲水外层则保证体系在水相中的良好分散。通过结构功能分区设计与协同调控策略，本研究有效优化了水相体系中的室温磷光性能，实现了生理环境中寿命长达1.04秒的超长磷光发射，其肉眼可见持续发光时间达16秒。同时，该纳米体系对溶解氧表现出灵敏响应，并被成功应用于细胞及活体肿瘤模型的缺氧成像，实现了高信噪比的生物检测。

  2026年8月5日，该工作以“Physiologically Robust Ultralong Aqueous Phosphorescence With Quantitative Hypoxia Sensing Through Hydrophobic-Hydrophilic Engineering”为题发表在《Angewandte Chemie International Edition》上。武汉大学2026届博士顾聚清为论文第一作者。该研究得到国家自然科学基金委的支持。

图1 构建三组分亲疏水分区纳米结构实现持久水相RTP策略示意图

  基于此，该工作以14种吩噻嗪衍生物为模型磷光体系，聚乳酸 (polylactic acid, PLA) 或聚甲基丙烯酸甲脂 (poly(methyl methacrylate), PMMA) 作为疏水高分子，F127为两亲性高分子，构建的三组分纳米颗粒表现出显著增强的水相磷光性能，系统验证了该策略的普适性与有效性 (图2)。其中，由此制备的1,2-PhCS@PLA 纳米颗粒在水相中实现了寿命长达1.04 s的超长磷光。此外，该体系表现出显著的氧响应磷光行为，其磷光强度倒数与溶解氧浓度之间呈现良好的线性相关性。基于这一特性，该三组分纳米体系成功应用于活细胞及体内肿瘤模型的缺氧成像，获得了高达221的信噪比 (图3)。上述结果表明，通过合理设计纳米结构中的疏水–亲水微环境分区，可以有效缓解水相环境对有机RTP体系的猝灭作用，为其在生物医学成像中的应用提供新的思路。

图2 三组分纳米颗粒的磷光性能表征

图3 三组分纳米颗粒用于活体小鼠的缺氧肿瘤成像

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.6345763