文章导读
你是否想过，一种能在黑暗中持续发光的“智能材料”，竟能精准捕捉病灶、助力疾病诊疗？中国科大苗庆庆教授团队在《Nature Reviews Bioengineering》发表重磅综述，揭秘有机余辉发光的内在机制与设计策略。这种无需实时光照、信噪比更高的成像技术，正突破传统荧光的局限，开启生物医学新可能。文章系统梳理其在疾病诊断与治疗中的前沿应用，并直面材料性能与临床转化的现实挑战。从机制创新到分子设计，中国团队正领跑这一前沿交叉领域。
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近日，中国科学技术大学核科学技术学院苗庆庆教授团队应邀在知名期刊《Nature Reviews Bioengineering》发表关于有机余辉发光的综述文章，题为“Organic afterglow luminescence for disease diagnosis and treatment”。
余辉发光成像是一种利用材料在激发源停止照射后仍能持续发光的自发光成像。相较于传统的荧光成像，由于无需实时的光激发，余辉发光成像避免了组织自发荧光的干扰而具有更高的信噪比，这也为生物成像提供了更高的空间、时间精度。其具体的作用机制为：在不同形式激发源（光、超声、X射线等）的照射下，有机余辉材料可以产生活性氧，并与活性氧反应形成高能中间体。随着中间体的自发降解释放能量（化学激发）而产生余辉发光。另外，进一步能量转移可实现发射波长的红移。然而，当前有机余辉材料在材料性能、生物医学应用、临床转化等方面仍面临着诸多挑战。
图1：有机余辉发光体系的作用机制示意图
在综述论文中，作者深入探讨了有机余辉发光的机制，系统总结了有机余辉探针的设计与优化策略，并着重强调了其在生物医学领域的关键应用。最后，作者全面概述了该领域当前面临的挑战以及未来的发展机遇。
多年来，该团队围绕余辉发光的机制研究、性能调控、生物应用等方面进行了系统研究。该团队首次提出了有机余辉发光的机制，展现出了有机余辉发光应用于生物医学领域的巨大潜力（Nat. Biotechnol. 2017, 35, 1102）；发展了系列优异性质的有机余辉发光分子（J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 6719; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202313117; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202318545; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202500801）；拓宽了高特异性有机余辉发光的设计策略（Nat. Commun. 2024, 15, 2124）。同时，该团队进一步探索了这些有机余辉发光材料在生物医学等领域的应用。
中国科学技术大学核科学与工程系博士生赵良友为论文的第一作者，苗庆庆特任教授为论文的通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金和江苏省杰出青年基金的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s44222-025-00343-0
（核科学技术学院、科研部）
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