与无机材料相比，有机光热剂具有良好的生物相容性，近年来在生物医学领域的设计和应用方面取得了广泛的进展。有机光热剂进一步发展和应用的一个主要障碍是第二近红外(NIR-II)窗口的高性能材料的稀缺性，该窗口允许深层组织渗透，并使副作用最小化。迄今为止，NIR-II活性光热剂的报道较少，其光热转换效率相对较低。在此基础上，π共轭小分子从第一个近红外窗口到NIR-II窗口的光吸收是通过取代单个原子的分子手术精确调控的。利用该技术，首次展示了吸收峰超过1000 nm的共轭低聚物(IR-SS)，其纳米粒子在1064 nm激发下实现了77%的创纪录高光热转换效率。纳米颗粒具有良好的光声响应、光热治疗效果和体内外生物相容性。这项工作开发了一种策略，以提高癌症治疗的NIR-II窗口的光收集效率，为推进NIR-II光热剂的设计和应用提供了重要的一步。

具有近红外 (NIR) 光敏剂的三重态-三重态湮灭上转换 (TTA-UC) 非常适合各种新兴应用。然而，由于系统间交叉 (ISC) 期间的能量损失，开发具有大反斯托克斯位移的近红外到蓝色 TTA-UC 极具挑战性。在这里，作者开发了第一个具有多共振热激活延迟荧光 (MR-TADF) 特性的 NIR 吸收 B,N-杂芳烃基敏化剂 (BNS)，以实现高效的 NIR-to-blue TTA-UC。 BNS 的单线态和三线态激发态 (0.14 eV) 之间的小能隙抑制了 ISC 能量损失，其长延迟荧光寿命 (115 μs) 有助于有效的三线态能量转移。结果，获得了所有无重原子 NIR 可激活 TTA-UC 系统中最大的反斯托克斯位移 (1.03 eV)，TTA-UC 量子产率为 2.9%（上限 50%）。

第二个近红外（NIR-II）窗口中的深层组织成像在广泛的基础研究中具有巨大的前景。然而，由于组织吸收和散射导致的信号衰减不均匀，阻碍了其在体内精确生物传感中的应用。在这里，使用肿瘤微环境（过氧亚硝酸盐，ONOO-）在NIR-II区域进行基于寿命的原位肝细胞癌（HCC）检测)——响应性稀土-菁Förster共振能量转移（FRET）纳米传感器。响应性NIR-II染料MY-1057作为FRET受体。稳健的寿命传感被证明与组织穿透深度无关。由于恢复期长，肿瘤病变可与正常组织准确区分。磁共振成像和肝脏解剖结果表明，在单个和多个HCC模型中，基于寿命的检测是可靠的。此外，ONOO-数量根据标准曲线计算出。

在光激发停止后具有持久发光的余辉成像为超灵敏分子成像提供了机会;然而，缺乏生物相容性的余辉剂阻碍了在临床环境中的开发。本研究提出了一种将普通光学试剂(包括荧光聚合物、染料和无机半导体)转化为余辉发光纳米颗粒(ALNPs)的通用方法。这种方法将级联光反应集成到单个粒子实体中，使ALNPs能够以化学方式存储光能，并在能量接力过程中自发地衰减光能。不仅可以对ALNPs的余辉廓线进行微调，使其在可见光到近红外(NIR)区域发射，而且可以通过数学模型预测其强度。具有代表性的近红外ALNPs允许在活小鼠中快速检测肿瘤，其信号背景比比近红外荧光高出三个数量级以上。ALNPs的生物降解性进一步增强了它们在体内超灵敏成像方面的潜力。

光学和光声成像以其无创和高分辨率在生物医学应用中发挥着重要作用。荧光成像和光声成像成为解构分子信息和研究体内生物过程的有力工具。尽管化学探针的合成已经取得了很大的进展，但如何设计具有最佳荧光或光声成像性能的探针来动态可视化体内生物过程仍然是一个挑战。从这个角度出发，作者将重点介绍荧光和光声成像在体内的最新进展。此外，还将展示对未来体内成像的关注和展望。

缺氧是恶性肿瘤的标志，已被认为是光动力疗法 (PDT) 的主要障碍。通过耐缺氧光敏剂 (PS) 在复杂的生物场景中精确靶向癌细胞是克服不可避免的肿瘤复发和转移的基石。在此，作者描述了一种有机 NIR-II PS (TPEQM-DMA)，它具有强大的 I 型光疗功效，可以克服 PDT 在对抗缺氧肿瘤方面的固有缺陷。TPEQM-DMA 表现出显着的 NIR-II 发射（>1000 nm），具有聚集诱导发射特征，并且在白光照射下仅通过低 O2 依赖型 I 型光化学过程有效地产生聚集态的超氧阴离子和羟基自由基.合适的阳离子性质有助于 TPEQM-DMA 在癌性线粒体中积累。同时，TPEQM-DMA 的 PDT 破坏了细胞氧化还原稳态，导致线粒体功能障碍，并提高了致死性过氧化脂质的水平，从而诱导细胞凋亡和铁死亡。这种协同细胞死亡方式使 TPEQM-DMA 能够抑制癌细胞、多细胞肿瘤球体和肿瘤的生长。为了改善 TPEQMDMA 的药理特性，通过聚合物包封制备 TPEQM-DMA 纳米颗粒。体内实验证明了 TPEQM-DMA 纳米粒子对肿瘤的吸引人的 NIR-II 荧光成像引导 PDT 效应。

酞菁锌(ZnPc)光敏剂(PSs)具有长波吸收强(650 ~ 750 nm)、高三态量子产率和生物相容性等优点，在光动力治疗(PDT)领域具有广阔的应用前景。然而，ZnPc PSs的临床应用因其较差的溶解度和在水环境中聚集的倾向而受到限制。在这里，作者报道了一种新的纳米级金属-有机层(nMOL)组件的设计，ZnOPPc@nMOL, ZnOPPc [ZnOPPc =锌(II)2,3,9,10,16,17,23,24-octa(4-羧基)酞菁]。PSs支持在一个Hf12nMOL的二级建筑单元(SBUs)上用于PDT。在辐照条件下SNU结合的ZnOPPc PSs吸收700 nm光，通过阻止ZnOPPc激发态的聚集诱导自猝灭，有效地敏化单线态氧的形成。ZnOPPc@nMOL具有内在的线粒体靶向能力，在两种结肠癌小鼠模型上表现出出色的PDT疗效，>的肿瘤生长抑制率为99%，治愈率为40 - 60%。

将超长的激发波长、高的消光系数和突出的光热转换能力集成到一个单一的光热剂中是一个吸引人的同时也是一个极具挑战性的任务。为此，基于施主-受体(DA)型半导体聚合物，通过微妙地调节两个具有不同电子亲和力和π共轭程度的电子受体部分的摩尔比例，并充分利用分子内运动诱导的光热效应，为这一尝试开发了一种精确的双受体工程策略。优化的聚合物SP4同时表现出良好的二次近红外(NIR-II)吸收、极高的消光系数和令人满意的光热转化行为。因此，SP4纳米粒子在1064 nm激光激发光声成像(PAI)引导的光热治疗(PTT)中表现出前所未有的性能，能够准确地诊断肿瘤并完全消除肿瘤。

近红外(NIR)区域的荧光探针有可能在生物体内提供依赖刺激的信息。在这里，作者描述了一种基于最广泛使用的近红外发色团七甲基菁支架的新型荧光探针。这些化合物是由乙酰氨基甲酸酯连接物修饰的。由于近红外发射的双重要求：氨基甲酸酯通过1，6 -消去和发色团质子化裂解，生成的氰基氨基甲酸酯( CyBams )表现出异常的ON转折比( 170× )。为了说明它们在复杂体内环境中的效用，作者将一种γ-谷氨酸取代的CyBam应用于卵巢癌转移模型中γ-谷氨酰转肽酶( GGT )活性的成像。总的来说，CyBam有很大的潜力将荧光策略扩展到完整组织和活体动物成像应用。

通过改变配体L的性质，合成了5种锇(II)聚吡啶配合物[Os (4,7-二苯基-1,10菲咯啉)2L]2+作为光敏剂用于光动力治疗。由于配体的明显π扩展结构和锇中心提供的重原子效应，这些配合物在近红外(NIR)区域(高达740 nm)表现出较高的吸收，不同于相关的钌配合物。这使得在体外对2D细胞层培养的癌细胞具有很好的光毒性，而且在740 nm照射下对多细胞肿瘤球体也具有光毒性。复合物[Os(4,7-二苯基-1,10-菲罗啉)2(2,2 ' -联吡啶)]2+对各种癌细胞系的抑制效果最好，具有较高的光毒指数。在CT26荷瘤BALB/c小鼠上的实验也表明，在740 nm激光照射下，Os(II)配合物可以显著抑制肿瘤生长。这种结构简单的复合物在生物窗口中的高光毒性使其成为治疗癌症的有前途的光敏剂。