具有近红外(NIR)吸收的有机染料因其穿透性高、可时空控制和高灵敏度而广泛应用于生物医学等领域。近红外染料的光热性能常常通过分子合成来调节，然而，在光热治疗(PTT)领域，近红外染料通常以聚集体而不是单体的形式使用。虽然目前已经发展出的将负载近红外染料的纳米载体策略，但是该系统常出现装载效率低等问题限制了该类材料的进一步发展。近红外染料自组装形成的纳米材料具有较高的负载效率，但纳米结构与其光热性能之间的调控机制尚未完全了解。因此，设计合成具有精确分子间非共价相互作用的近红外染料分子，制备活性可控的光热纳米材料，并探究组装结构对其光热转换行为的影响，有助于促进光热纳米材料的进一步发展，为加快其实际应用奠定基础。

上海大学材料科学与工程学院贾林课题组联合朱波课题组及侯新宇课题组共同发展了一种利用超分子自组装来调控近红外吸收克酮酸类（CroA）染料的光热性能的新策略。含有二肽或氨基酸的CroA染料可通过活性超分子自组装形成不同形貌及长度的螺旋纤维状组装体。结构分析揭示了氨基酸或二肽的引入提供了多种分子间氢键的作用，可用于调节中心共轭基元的π-π堆积结构及纳米组装结构。此外，在激光照射下，CroA聚集体发生可控的聚集-解离转变，从而可调节升温速率和平台光热温度两个光热性能参数。本研究揭示了非共价键相互作用和超分子组装体的结构、纳米纤维的长度与CroA聚集体的光热性能之间的规律关系，并为构建具有精准聚集态结构的光热纳米材料，以及调控近红外染料的光热性能提供了一种有效方法。

图1 (a) CroA染料的化学结构及相应的示意图。(b) CroA染料在DMSO中的紫外-可见吸收光谱。(c)CroA染料在DMSO中的光热曲线。

图2 (a-d) CroA-AG、CroA-A、CroA-G、CroA-T在异丙醇中的紫外-可见吸收光谱，(a-d)插图:溶液的对应照片。(e-h) CroA-AG_agg、CroA-Aagg、CroA-G_agg、CroA-T在2-PrOH中的原子力显微镜(AFM)高度图，(e-h)中的插图:沿绿线的截面分析。CroA-AG_agg、CroA-Aagg、CroA-G_agg的 (i) FTIR光谱，(j, k) x射线衍射(XRD)图谱和(l)圆二色性(CD)光谱。(m) CroA-AG_agg、CroA-Aagg、CroA-G_agg的微观排列示意图。

图3 (a) CroA染料(20 μM)在2-PrOH中近红外激光照射下(2.4 W/cm²)的光热加热曲线。(b)低浓度下的CroA-T的光热加热曲线。插图：左侧为CroA-AG_agg (20 μM)和CroA-T (1.3 μM)溶液的紫外-可见吸收光谱，右侧为CroA-Aagg (20 μM)和CroA-T (4.1 μM)溶液的紫外-可见吸收光谱。(c)加热过程中CroA-AG溶液的归一化ε_788.5值随温度变化曲线。(c)中的插图:溶液在10、60和85℃时的照片。(d-f) CroA-T、CroA-Aagg、CroA-AG_agg在不同功率下的光热加热曲线。(g)单体态CroA染料和(h)聚集态CroA染料在近红外激光照射下的溶液升温过程示意图。

图4（a-f）CroA-AG_agg的种子胶束和其在不同温度下退火后形成的纳米纤维的AFM图像。(g) 从不同退火温度冷却至25℃的过程中CroA-AG_agg种子溶液的ε_631.5变化。(h)不同长度的CroA-AG_agg纳米纤维溶液的光热升温曲线。插图：溶液照射20分钟后的光热图像。(i)不同长度的CroA-AG_agg纳米纤维溶液的紫外-可见吸收光谱。

图5 (a) CroA-AG_agg-W，(b) CroA-Aagg-W，(c) CroA-G_agg-W的TEM图像。(d-e)CroA染料在水中形成的超分子组装体的FTIR光谱及CD谱。(f)三种超分子组装溶液的光热升温曲线。(g)不同浓度超分子组装体与HeLa细胞孵育后的细胞存活率。(h)激光照射后的HeLa细胞活力。(i)激光照射后共染色处理的HeLa细胞的荧光显微镜图像。

任仰鸽，现就读于上海大学材料科学与工程学院，博士研究生，主要从事有机光热材料合成、超分子自组装及性能应用研究。近三年已在Small，Small Methods，Nano Res国际专业SCI学术期刊上发表科技论文3篇。

贾林，上海大学材料科学与工程学院副研究员，博士生导师。上海市浦江人才，上海市青年东方学者。主要从事新型功能聚合物的设计与合成，可控自组装，聚合物纳米材料构建及功能高分子研究。先后主持包括国家自然科学基金面上等10余项科研项目，在Nature Communications、JACS、Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Nano、Small等期刊发表论文40余篇。

侯新宇，上海大学材料科学与工程学院教授，博士生导师。长期从事频率选择表面(FSS)理论、宽带吸波结构和应用研究。曾在美国俄亥俄州立大学电子科学实验室师从Ben Munk教授。出版译著2册《频率选择表面：理论与应用》，《超材料：批判与抉择》。现任上海市智库专家，曾任中国宇航学会专业组专家。主持及参加国家级项目14项，结题优秀。发表论文60余篇，专利10多项。

朱波，上海大学材料科学与工程学院教授，博士生导师。上海市海外高层次引进人才，副院长。主要从事柔性生物电子材料及器件研究工作，着眼于解决外周血检测芯片、可植入柔性神经电极、皮肤基可穿戴生物传感器、多参数水质传感器等在复杂环境的稳定性检测难题。在Nature Communications、Bioactive Materials、Advanced Functional Materials、Chemical Engineering Journal等SCI期刊发表论文约103篇，被引用6065次，H因子为39，授权中国发明专利12项，合作编著专著2册，举办国际会议两次，获国际/国内会议邀请报告22次。

Ren Y, Lu Y, Gao J, et al. Regulating photothermal properties of near-infrared croconaine dyes by supramolecular assembly. Nano Research, 2024, 17(9): 8560-8570. https://doi.org/10.1007/s12274-024-6854-4.