一、引言：近红外荧光成像对探针化学的功能性需求

近红外荧光成像凭借组织自发荧光低、光散射小、穿透深度较大等优势，已成为活体成像与影像引导研究中发展最快的技术方向之一。吲哚菁绿（Indocyanine Green, ICG）是少数获临床批准的近红外荧光染料，吸收峰约780 nm、发射峰约810–820 nm，长期用于肝功能评估、眼底血管造影与淋巴示踪。然而，ICG本身缺乏可偶联官能团，难以直接与生物分子或纳米载体形成稳定共价连接，这一化学惰性在很大程度上限制了其从“示踪剂”向“功能探针”的转化。

近五年来，领域内的一个显著趋势是从“使用染料”转向“设计染料”：研究者不再满足于将ICG物理包载于载体中，而是通过在其骨架末端引入活性官能团，实现与靶向配体、响应性连接臂或载体骨架的定点偶联。ICG伯胺（ICG-amine）正是这一思路的典型产物——在保留ICG近红外光学性质的同时，于分子末端提供伯胺基团，使其可与羧基、活性酯或异氰酸酯等亲核活性基团发生反应。本文围绕这一化学策略的研究背景与最新进展展开论述，重点关注偶联化学在生物标记与递送系统中的方法学意义，并客观分析当前证据的边界。

二、ICG衍生化的化学基础与偶联逻辑

ICG是一种七甲川花菁染料，其聚甲川链赋予分子近红外吸收与发射，但该结构对光、氧与极性环境敏感，易发生光漂白与聚集诱导猝灭。对ICG进行衍生化时，核心矛盾在于：官能团的引入不能破坏共轭体系的光学性质，同时需保证偶联反应条件温和、选择性好。

ICG伯胺的设计逻辑是利用末端氨基作为亲核位点，与含羧基的分子在缩合剂（如EDC/NHS）作用下形成酰胺键，或与NHS活性酯直接反应。该策略的优势在于反应化学成熟、偶联效率较高，且氨基的引入通常位于聚甲川链末端或吲哚环取代位点，对共轭长度的影响相对可控。从产品化学信息看，ICG伯胺为绿色固体，易溶于DMF、甲醇等有机溶剂，这一溶解性特征与其在有机相中进行偶联反应的需求相匹配；保存条件要求避光、干燥、-20℃，反映了花菁染料对光与湿气的敏感性。

需要指出的是，伯胺的引入在赋予偶联能力的同时，也可能改变分子的净电荷与聚集倾向，进而影响荧光量子产率与体内行为。目前公开文献中针对ICG伯胺这一特定衍生物的定量光物理数据仍较有限，多数研究以ICG本体或物理包载体系为对象，因此在将ICG伯胺的光学性能直接外推至复杂生物环境时，应保持审慎。

三、ICG在递送系统中的研究进展：从物理包载到共价偶联

近年来，ICG在纳米递送系统中的角色已从单纯的成像标签扩展为治疗功能的组成部分。例如，Nucleolin靶向的阿霉素/ICG共载脂质聚合物囊泡用于黑色素瘤的光热-化学联合治疗，体现了ICG作为光热剂与成像剂的双重功能[3]。类似地，聚多巴胺包覆的新型ICG治疗诊断纳米颗粒在宫颈癌HeLa细胞中实现了增强的光热治疗效果[5]。这些工作共同表明，ICG的光热转换能力与近红外荧光信号可在同一分子平台上协同发挥。

然而，上述研究多采用物理包载或静电吸附方式将ICG负载于载体中。物理包载的固有局限在于：染料在体内可能提前泄漏，导致成像信号与载体分布脱节，光热效应的作用位点也难以精确控制。共价偶联策略为解决这一问题提供了化学途径——通过ICG伯胺与载体表面羧基或活性酯反应，可将染料以酰胺键固定于载体骨架，从而降低泄漏风险并提高信号与载体的空间一致性。这一思路在方法学上与近红外荧光探针的标准化标记需求高度契合，但目前直接以ICG伯胺为偶联单元、系统评价其体内稳定性的研究仍不多见，相关证据尚待积累。

在基因递送领域，近红外荧光标记同样被用于追踪非病毒载体的体内分布与安全性。高度支化聚β-氨基酯纳米颗粒的体内生物分布与安全评价研究即借助近红外成像手段解析阳离子聚合物的体内命运[1]。此类研究对标记化学的稳定性要求较高：若染料与载体结合不牢固，游离染料可能被肝胆系统快速清除，从而干扰对载体本身分布的判读。这从应用需求侧说明了发展共价偶联型近红外探针的必要性。

四、ICG伯胺在生物分子标记与成像中的潜在应用

除纳米载体外，ICG伯胺的另一重要应用方向是生物大分子的共价标记。蛋白质、多肽或核酸经羧基活化后，可与ICG伯胺形成稳定酰胺键，获得近红外荧光标记的探针。此类探针在淋巴示踪、血管成像与术中导航研究中具有明确需求。近红外二区（NIR-II）荧光成像的发展进一步凸显了探针化学的重要性：磷酰胆碱偶联的金分子簇在临床前肿瘤模型中改善了淋巴结NIR-II荧光成像信号[6]，说明配体化学与探针表面工程直接影响成像质量。尽管该工作并非基于ICG体系，但其方法学逻辑——通过共价偶联调控探针的体内行为——与ICG伯胺的设计理念一致。

在口服制剂体内行为评价方面，ICG已被用作近红外探针与模型药物，评估大鼠口服固体剂型的体内释放与转运[4]。该研究展示了ICG在制剂学层面的适用性，但也提示：当ICG以游离形式使用时，其体内分布受肝胆摄取主导，信号解释需结合药代动力学背景。若将ICG伯胺偶联至特定载体或配体，则有望在一定程度上改变这一固有分布模式，但改变的方向与程度取决于偶联对象与连接臂设计，不能一概而论。

此外，NIR-II碳点的研究进展表明，通过苯胺延伸与石墨烯/氮富集工程可调控碳点的光学性能，用于肝胆诊疗一体化[2]。这一工作虽属碳点体系，但其“化学结构调控光学性能”的思路与ICG衍生化策略形成呼应：近红外探针的性能优化越来越依赖于精准的化学修饰，而非单纯的配方筛选。

五、局限性与方法学考量

在肯定ICG伯胺化学价值的同时，必须明确当前证据的局限。第一，公开文献中针对ICG伯胺这一具体衍生物的体内稳定性、光稳定性与毒性数据仍不充分，多数结论来自ICG本体或物理包载体系，外推时需谨慎。第二，伯胺与羧基的酰胺化反应在复杂生物体系中可能面临选择性不足的问题，非特异性偶联可能影响探针的靶向性。第三，ICG骨架的聚集倾向在偶联后可能发生改变，进而影响荧光亮度与定量准确性，需在具体应用中进行验证。第四，近红外成像信号的定量解释依赖对染料分布与状态的准确理解，共价偶联虽可提高信号与载体的关联性，但并不能完全消除染料代谢与淬灭带来的不确定性。

从方法学角度，建议在应用ICG伯胺时明确报告偶联化学（缩合剂种类、反应比例、纯化方式）、偶联产物的表征（吸收/发射光谱、荧光量子产率）以及体内成像的时间窗与对照设置。这些信息的规范化将有助于提升研究间的可比性，也有助于区分“染料信号”与“载体信号”。

六、展望

近红外荧光探针的下一阶段发展，很可能不再以单一染料的亮度竞赛为核心，而是转向探针化学的可编程性：通过官能团设计实现与靶向配体、响应性连接臂和载体骨架的正交偶联，使成像信号能够报告特定的生物事件。ICG伯胺作为将临床验证染料与成熟偶联化学衔接的中间体，在这一方向上具有明确的方法学位置。未来研究可在以下方面深入：系统评价ICG伯胺偶联产物的光物理与体内行为；发展对pH、酶或氧化还原条件响应的连接臂；探索ICG伯胺在NIR-II窗口的潜力边界；以及建立近红外探针标记效率与成像质量之间的定量关系。只有在化学设计、光学表征与体内验证三个层面形成闭环，ICG伯胺类探针才能真正从实验室工具走向可靠的转化研究平台。

参考文献

• Near-Infrared Fluorescent Highly Branched Poly(β-Amino Ester)s Nanoparticles for Gene Delivery: In vivo Biodistribution and Safety Evaluation.

Hongzhen Zhang, Jiahao Liu, Rui Huang, Ailin Hu, Rui Miao, Guang Chen, Haonan Li, Wenxin Wang, Zhonglei He · International journal of nanomedicine · 2026

DOI: 10.2147/IJN.S614924

产品相关性评分: 未评分

关联性分析: 未提供

• Engineering NIR-II carbon dots through aniline extension with graphene and nitrogen enrichment for hepatobiliary theranostics.

Lijuan Yang, Man Li, Yisheng Peng, Yu Zhou, Junjie Zou, Huanhuan Liu, Wenxiang Zhang, Jie Liu, Peng He, Fan Dai, Jingwen Zheng, Jing Lin, Songnan Qu, Zhixiang Lu, Gang Liu · Nature communications · 2026

DOI: 10.1038/s41467-026-70150-7

产品相关性评分: 未评分

关联性分析: 未提供

• Nucleolin-targeted doxorubicin and ICG co-loaded theranostic lipopolymersome for photothermal-chemotherapy of melanoma in vitro and in vivo.

Athena Abbasi, Mahsa Zahiri, Khalil Abnous, Seyed Mohammad Taghdisi, Ali Aliabadi, Mohammad Ramezani, Mona Alibolandi · European journal of pharmaceutics and biopharmaceutics : official journal of Arbeitsgemeinschaft fur Pharmazeutische Verfahrenstechnik e.V · 2024

DOI: 10.1016/j.ejpb.2024.114411

产品相关性评分: 未评分

关联性分析: 未提供

• Near-infrared imaging of in vivo performance of orally administered solid forms to rats: Feasibility study with indocyanine green.

Makoto Kataoka, Yoshiya Itaka, Takato Masada, Keiko Minami, Haruki Higashino, Shinji Yamashita · International journal of pharmaceutics · 2024

DOI: 10.1016/j.ijpharm.2023.123677

产品相关性评分: 未评分

关联性分析: 未提供

• Polydopamine encapsulated new indocyanine green theranostic nanoparticles for enhanced photothermal therapy in cervical cancer HeLa cells.

Huimin Fan, Ting Yan, Shuang Chen, Zhong Du, Gulinigaer Alimu, Lijun Zhu, Rong Ma, Xiaohui Tang, Youqiang Heng, Nuernisha Alifu, Xueliang Zhang · Frontiers in bioengineering and biotechnology · 2022

DOI: 10.3389/fbioe.2022.984166

产品相关性评分: 未评分

关联性分析: 未提供

• Phosphorylcholine-conjugated gold-molecular clusters improve signal for Lymph Node NIR-II fluorescence imaging in preclinical cancer models.

Ani Baghdasaryan, Feifei Wang, Fuqiang Ren, Zhuoran Ma, Jiachen Li, Xueting Zhou, Lilit Grigoryan, Chun Xu, Hongjie Dai · Nature communications · 2022

DOI: 10.1038/s41467-022-33341-6

产品相关性评分: 未评分

关联性分析: 未提供