近日，我院黄维院士、李林教授团队在国际权威期刊Chemical Society Reviews上以封面文章形式发表了题为”Rational structural design of aromatic Azo photoactive small molecules for biomedical applications“的综述论文（Chem. Soc. Rev., 2025, 10363-10396）。该论文系统总结了芳香族偶氮光活性小分子在生物医学领域应用中的结构设计策略，深入展望了其发展前景。

“视觉人文”内容：将芳香偶氮分子的光异构化过程及其双稳态，比喻为《山海经》中钟山之神-烛龙“其瞑乃晦，其视乃明”的神力，其睁眼与闭眼分别代表光控的“开”与“关”。

图1. 本工作被杂志选为封面文章

【综述背景】

芳香族偶氮化合物，包括偶氮苯（Ph-N=N-Ph）和杂芳基偶氮（Het-N=N-Ph或Het-N=N-Het）是一类具有光致异构功能的有机小分子。其核心结构中的偶氮键（-N=N-）赋予其可逆光异构化能力，通过光调控实现顺反式构象转变，进而对生物活性分子（如蛋白质构象、核酸杂交）及微环境变化（pH、氧化还原状态）产生特异性响应。在过去几十年中，该类化合物作为高效光开关材料，在生物分子机制解析、疾病诊疗策略开发及可控药物递送系统等生物医学研究领域取得了显著进展。然而，其在向临床应用转化的过程中仍面临诸多挑战，包括光稳定性、靶向性、生物相容性及体内代谢等问题。近年来，随着多学科交叉融合的不断深入，芳香偶氮化合物的功能设计正逐步与光学成像、纳米医学及智能生物材料等前沿技术协同发展，通过构建适配于临床样本的光控识别与调控体系，有望在精准医学、疾病分子分型及个体化治疗监测等方面开辟新的研究路径。

图2. 芳香偶氮的结构类型、性质和生物学应用

【综述内容】

该综述系统阐述了芳香偶氮分子的结构设计策略，涵盖从功能取代基工程到π-共轭调控的全方位方法，以实现其光物理性质的精细调控。同时，该综述总结了构建多功能芳香偶氮框架的前沿合成技术，对比分析了偶氮苯与杂芳基偶氮衍生物在异构化机制上的显著差异，并重点介绍了生物医学应用的最新进展，包括生物成像与检测、药物递送、光药理学、光治疗、多种光响应生物材料以及化学生物学中的调控应用。

此外，该综述还探讨了该领域临床转化面临的挑战与机遇，提出创新性策略以应对关键问题，旨在实质性推动芳香偶氮光活性小分子在生物医学应用领域的快速发展。例如1. 合成方法创新：通过后期修饰和酶催化级联反应等新型合成策略，可显著拓展分子结构多样性，实现生物活性的精准定制。2. 计算与人工智能融合：结合机器学习引导的分子动力学模拟与量子化学计算，将加速分子理性设计进程，实现近红外吸收扩展、量子产率提升和稳定性增强等目标。理论预测可大幅减少实验试错，显著降低研发成本。3. 生物相容性系统优化：推进临床转化需重点解决结构-毒性关系、酶降解筛选和体内清除机制等关键问题，最大限度降低脱靶效应和长期毒性风险。4. 纳米技术：与超分子纳米载体和生物正交探针等技术结合，可显著增强靶向精度、多功能性和治疗效能。5. 猝灭剂应用拓展：其超灵敏多重猝灭能力为分子信标设计、动态生物成像和多目标检测提供了解决方案。

【研究相关】

该工作在厦门大学柔性电子（未来技术）研究院黄维院士、李林教授和方斌博士后的共同指导下完成，柔性电子（未来技术）研究院硕士研究生丁俊杰和博士后黄泽为论文的共同第一作者。该工作得到国家自然科学基金（62288102、22577108）、福建省自然科学基金（2024J01060）、国家资助博士后研究人员计划（GZC20240889）、中国博士后科学基金（2025M77286）等项目经费的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1039/D5CS00334B

图、文：方斌