生物成像领域，荧光成像（FI）与磁共振成像（MRI）各有所长亦各有短板：前者分辨率高、可观测单个细胞，却难以穿透深层组织；后者能探测体内深处，却缺乏单细胞级分辨率。而临床常用MRI造影剂多含钆等顺磁性金属，在肾功能不全患者中存在诱发肾源性系统纤维化（NSF）等不良反应风险，其安全性问题历来受到监管关注^[1]。

针对上述矛盾，日本九州大学研究团队报道了一种水溶性、不含金属的分子，可同时用作荧光探针和MRI造影剂，成果于2026年9月27日在线发表于《先进科学》（Advanced Science）^[2]。

两种成像机制迥异：荧光成像依赖分子对特定波长的吸收与再发射，MRI则通过探测体内水分子氢核的自旋实现成像，造影剂的作用在于增强图像对比。研究聚焦“发光有机自由基”——三(2,4,6-三氯苯基)甲基自由基（TTM）。这类分子长波长发光、自带顺磁性，理论上兼具两种成像所需特性；但传统给体-受体型TTM自由基在水中因非辐射衰变加速（能量间隙定律）而荧光易猝灭，加之疏水，难以用于生物体系。此前虽有团队以聚乙二醇修饰获得水溶性TTM–咔唑自由基，但其荧光已移至近红外（777nm），仅作概念性验证^[3]。

该研究通过合理调制给体单元及其取代位置，使分子兼具局部激发态与电荷转移特性，获得TTM-trisTP3B与 TTM-trisTP9B两种水溶性分子。二者在水中发射深红色荧光，发射峰分别为690nm（量子产率1.4%）与 685nm（1.1%）；其中TTM-trisTP3B可被活细胞摄取、定位于细胞核附近并持续发光至少24小时；两种分子还提供清晰的T1加权MRI对比，体模图像对比增强约为此前水溶性TTM自由基的2.5～4.5倍。

未来展望。该研究首次将三芳基甲基自由基用作实用的FI/MRI双模态探针，构建了荧光团与电子自旋源统一、无需金属与表面活性剂的分子平台。后续可在三方面推进：其一，开展动物实验，系统评估体内生物相容性、成像深度与代谢行为，向临床转化迈进；其二，当前量子产率（约1.4%）仍有较大提升空间，可借助分子工程进一步增亮并拓展至近红外波段，以增强组织穿透能力；其三，利用自由基未成对电子的“自旋-光”双重响应，该平台有望延伸至量子传感与量子信息等前沿领域——正如研究者所言，这类发光有机自由基或可为未来量子传感技术奠定基础^[2]。

参考文献

[1] 国家药品监督管理局. 药品不良反应信息通报（第13期）：警惕含钆磁共振造影剂引起的肾源性系统纤维化[EB/OL]. 2007-10-29. https://www.nmpa.gov.cn/directory/web/nmpa/xxgk/yjjsh/ypblfytb/20071029133801385.html

[2] Anraku K, Okada S, Sumiyoshi A, et al. Water-Soluble Luminescent Trityl Radical for Fluorescence/Magnetic Resonance Dual-Modal Imaging Probe[J]. Advanced Science, 2026, 13: e77710. DOI: 10.1002/advs.77710

https://doi.org/10.1002/advs.77710

[3] Anraku K, Matsuda K, Miyata S, et al. A water-soluble luminescent tris(2,4,6-trichlorophenyl)methyl radical-carbazole dyad[J]. Journal of Materials Chemistry B, 2024, 12. DOI: 10.1039/D4TB00940A

https://doi.org/10.1039/D4TB00940A

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