摘要：澳门大学应用物理及材料工程研究院讲座教授汤子康、特聘教授孙汉东的研究团队联合健康科学学院讲座教授邓初夏的研究团队，开发一种高电子自旋和光学弛豫的碳量子点，该碳点在生物环境中展现出卓越的磁共振成像（MRI）能力及近红外二区（NIR-II）光驱动的热电催化性能，因

澳门大学应用物理及材料工程研究院讲座教授汤子康、特聘教授孙汉东的研究团队联合健康科学学院讲座教授邓初夏的研究团队，开发一种高电子自旋和光学弛豫的碳量子点，该碳点在生物环境中展现出卓越的磁共振成像（MRI）能力及近红外二区（NIR-II）光驱动的热电催化性能，因此建立一种MRI引导的NIR-II精准光疗新策略。相关研究成果已发表于国际知名期刊《自然通讯》。

磁边缘态的结构和电子自旋弛豫行为示意图

碳量子点是纳米医学领域的新兴候选药物，表现出与电子自旋、弛豫和迁移相关的有趣行为，在具备较高的肿瘤靶向能力、有效的肿瘤杀伤效果、治疗持续时间短、对身体的副作用小等优点的精准癌症治疗中，非金属碳点因其优异的生物相容性和低细胞毒性而受到青睐，将治疗功能与MRI元件相结合是碳点临床应用中具备潜力的目标。在目前报导的MRI造影剂中，Gd基造影剂的毒性、有机小分子造影剂的低弛豫性和稳定性限制了它们的临床应用。因此，开发高弛豫性碳基造影剂（如非金属碳点）至关重要。然而，使用非金属CQDs在NIR-II视窗中实现光疗或MRI挑战性极高。研究团队已于过往研究中，通过极化子工程解决碳点在NIR-II吸收系数和光学转换效率低的难题，相关研究成果亦已发表于国际知名期刊《科学进展》，全文请浏览：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adn7896。

是次研究则致力引入碳点的磁边缘态，同时实现MRI和NIR-II癌症治疗，显示出精准癌症治疗的潜力。为此，研究团队通过自由基聚合法合成高顺磁性碳量子点，通过电子顺磁共振波谱及瞬态吸收光谱，证实其室温下存在边缘氮核间快速的电子自旋和光学弛豫。通过调控磁性边缘态电子弛豫与迁移行为，碳点展现出卓越的MRI T₁成像能力（r₁=270 mM⁻¹s⁻¹）及NIR-II光热电催化性能。结合蛋白冠介导的肿瘤被动靶向特性，实现了MRI引导的NIR-II精准肿瘤治疗。在量子技术背景下，该工作突破碳基材料自旋调控瓶颈，通过结构—配体—环境协同调控，实现超越金属材料的电子弛豫和迁移特性，为碳基材料在高效自旋平均化、超精细分裂及零场分裂的研究提供新范式，推动纳米医学与自旋电子学发展。

应用示意图

该研究通讯作者为汤子康、邓初夏、孙汉东和澳大应用物理及材料工程研究院研究助理张特森，第一作者为张特森。该研究由澳门特别行政区科学技术发展基金（档案编号：0128/2020/A3、0131/2020/A3、0007/2021/AKP、006/2022/ALC、0139/2022/A3）、澳门大学（档案编号：CPG2020-00026-IAPME、CPG2021-00034-IAPME、CPG2022-00013-IAPME、CPG2025-00034-IAPME、SRG2023-00025-IAPME、MYRG2020-00164-IAPME）、广东省科学技术厅（档案编号：2022A0505030024）、深港澳科技计划项目（C类）（档案编号：SGDX20210823103803021）、粤港澳光热电能源材料与器件联合实验室（档案编号：EF010/IAPME-TZK/2020/GDSTC）资助。全文可浏览：https://www.nature.com/articles/s41467-025-60951-7。

来源：澳門大學