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NIR1001 basiert auf dem Aza-BODIPY-Gerüst und enthält elektronenspendende Gruppen (z. B. 4-N,N-Diphenylaminophenyl) an den Positionen 2 und 6, wodurch eine symmetrische D-π-D-Struktur entsteht1. Dieses Design verengt die HOMO-LUMO-Lücke, verschiebt den Absorptionspeak über 1000 nm und verbessert den intramolekularen Ladungstransfer (ICT). In THF weist NIR1001 einen maximalen Zwei-Photonen-Absorptionsquerschnitt (TPA) von 37 GM auf, eine zweifache Verbesserung gegenüber herkömmlichen BODIPY-Derivaten. Seine Lebensdauer im angeregten Zustand von 1,2 ps ermöglicht effiziente strahlungslose Übergänge und eignet sich daher für die photodynamische Therapie (PDT).

DFT-Rechnungen zeigen, dass der Ladungstransfermechanismus von NIR1001 auf der Delokalisierung von π-Elektronen zwischen Donor- und Akzeptoreinheiten beruht. Die Methoxymodifizierung verstärkt die NIR-Absorption im phototherapeutischen Fenster (650–900 nm) zusätzlich und verbessert so die Empfindlichkeit1. Im Vergleich zu den AF-Farbstoffen der Fudan University behält NIR1001 ein geringes Molekulargewicht (<500 Da) bei 40 % höherer Photostabilität. Die Carboxylierungsmodifizierung verbessert die Wasserlöslichkeit (cLogD=1,2) und reduziert die unspezifische Adsorption in biologischen Systemen.

3. Biomedizinische Anwendungen
In der Biobildgebung ermöglicht die hCG-konjugierte Sonde hCG-NIR1001 hochauflösende Abbildungen von Eierstockfollikeln und Mikrometastasen unter 808 nm Anregung. Mit einer Eindringtiefe von 3 cm im NIR-II-Bereich übertrifft sie NIR-I-Sonden um das Dreifache und reduziert gleichzeitig die Hintergrundfluoreszenz um 60 %. In einem Mausmodell für Nierenschäden zeigt NIR1001 eine nierenspezifische Aufnahme von 85 % und erkennt Schäden sechsmal schneller als makromolekulare Kontrollen.
Bei der PDT erzeugt NIR1001 unter 1064 nm-Laserbestrahlung reaktive Sauerstoffspezies (ROS) bei 0,85 μmol/J und induziert so effektiv die Apoptose von Tumorzellen. Liposomenverkapselte NIR1001-Nanopartikel (NPs) reichern sich in Tumoren 7,2-mal stärker an als freier Farbstoff, wodurch Off-Target-Effekte minimiert werden.
4. Industrie- und Umweltüberwachung
In industriellen Anwendungen wird NIR1001 in den SupNIR-1000-Analysator von Juhang Technology zur Obstsortierung, Fleischqualitätsbewertung und Tabakverarbeitung integriert. Im Wellenlängenbereich von 900–1700 nm misst es gleichzeitig Zuckergehalt, Feuchtigkeit und Pestizidrückstände innerhalb von 30 Sekunden mit einer Genauigkeit von ±(50 ppm + 5 % Messwert). In CO2-Sensoren für Kraftfahrzeuge (ACDS-1001) ermöglicht NIR1001 Echtzeitüberwachung mit einer Reaktionszeit von T90≤25 s und einer Lebensdauer von 15 Jahren.
Zur Umweltdetektion erkennen NIR1001-funktionalisierte Sonden Schwermetalle im Wasser. Bei einem pH-Wert von 6,5–8,0 korreliert die Fluoreszenzintensität linear mit der Hg²⁺-Konzentration (0,1–10 μM) bei einer Nachweisgrenze von 0,05 μM und übertrifft damit kolorimetrische Methoden um zwei Größenordnungen.
5. Technologische Innovation und Kommerzialisierung
Qingdao Topwell MaterialienNIR1001 wird mittels kontinuierlicher Synthese mit einer Reinheit von 99,5 % und einer Kapazität von 50 kg/Charge hergestellt. Durch den Einsatz von Mikrokanalreaktoren wird die Knoevenagel-Kondensationszeit von 12 Stunden auf 30 Minuten reduziert, was den Energieverbrauch um 60 % senkt. Die ISO 13485-zertifizierte NIR1001-Serie dominiert den biomedizinischen Markt.