一种高效的光动力光敏剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于荧光探针领域，具体涉及一种高效的光动力光敏剂及其制备方法和应用。

背景技术

光动力疗法(Photodynamic therapy，PDT)是近年来发展的一种非破坏性肿瘤治疗方法，具有时空分辨率高、正常组织损伤小、无耐药性、可反复治疗等优势，已在临床得到应用，治疗效果的关键是选择合适的光敏剂(PS)。光动力治疗的基本原理是，在光照条件下，PS吸收光子后从基态跃迁到单重激发态(S

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种高效的光动力光敏剂及其制备方法和应用。

为了达到上述目的，采用了下列技术方案：

一种高效的光动力光敏剂，其结构式为：

一种高效的光动力光敏剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将7-羟基久洛尼定(化合物1)和丙二酸二苯酯溶于无水甲苯中反应，反应结束后反应液经过滤、洗涤以及干燥得到黄色固体(化合物2)，无需提纯直接用于下一步反应；

(2)在氮气保护下，将N,N-二甲基甲酰胺(DMF)逐滴滴入三氯氧磷(POCl

(3)在氮气保护下，分别将5-碘-2,3,3-三甲基-3H-吲哚(化合物4)、2-(2-溴乙基)-1,3-二恶烷(化合物5)、NaHCO

(4)依次将化合物3、化合物6、哌啶盐酸盐和哌啶溶解在乙腈中，混合物在剧烈搅拌下回流反应，反应结束后反应液冷却至室温，旋干溶剂得到粗产品(化合物7)；将粗产品重新溶解在二氯甲烷和浓盐酸的混合溶剂中，混合物反应至TLC监测原料反应完全，反应结束后旋干二氯甲烷，剩下的酸溶液用Na

进一步，所述步骤(1)中7-羟基久洛尼定和丙二酸二苯酯的摩尔比为1：1。

进一步，所述步骤(1)中反应的温度为110℃，反应的时间为8h。

进一步，所述步骤(2)中N,N-二甲基甲酰胺和三氯氧磷体积比为1:1。

进一步，所述步骤(2)中反应的温度为50℃，反应的时间为30min；所述继续反应的条件是在70℃下反应过夜。

进一步，所述步骤(3)中5-碘-2,3,3-三甲基-3H-吲哚、2-(2-溴乙基)-1,3-二恶烷、NaHCO

进一步，所述步骤(3)中反应的温度为95℃，反应的时间为18h，所述柱色谱分离的展开剂为二氯甲烷/甲醇＝9:1(V/V)。

进一步，所述步骤(4)中化合物3、化合物6和哌啶盐酸盐的摩尔比为1：1：1。

进一步，所述步骤(4)中回流反应的时间为12h；所述混合物反应的温度25℃；所述柱色谱分离的展开剂为二氯甲烷/甲醇/三氟乙酸＝400:10:1(V/V/V)。

一种高效的光动力光敏剂的应用，在近红外光照射下产生活性氧化物，从而杀死癌细胞及消融肿瘤的应用。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

与目前报道的基于重原子促进系间窜越机理设计的光敏剂相比，本发明提供的光敏剂不仅具有吸收波长位于近红外区、线粒体靶向性等优点，重要的是在水中具有高的单线态氧量子产率。一方面归因于其刚性分子结构有效抑制了C＝C双键异构化引起的非辐射跃迁过程(三线态形成的竞争过程)；另一方面是由于I-RCHC在水中可以以单体(612nm)和J-聚集体(666nm)两种形式存在，J-聚集体可以通过降低单线态(S

附图说明

图1为本发明化合物3的NMR图；

图2为本发明化合物6的NMR和HRMS图；

图3为本发明化合物I-RCHC的NMR和HRMS图；

图4为9,10-蒽二基-双(亚甲基)二丙二酸(ABDA)在激光(650nm，1.5mW/cm

图5为A549细胞分别孵化I-RCHC和Mito-Tracker Deep Red后的细胞影像图，对于I-RCHC和Mito-Tracker Deep Red，收集波长分别为570-630nm(λ

图6中，(A)为光敏剂I-RCHC和MB的细胞毒性实验，(黑色)A549细胞用不同浓度(0μM、1.0μM、2.0μM、5.0μM、10.0μM和20.0μM)的I-RCHC或MB处理1h后，继续孵化24h；(灰色)A549细胞先用不同浓度(0μM、1.0μM、2.0μM、5.0μM、10.0μM和20.0μM)的I-RCHC或MB处理1h，再用650nm激光(15mW/cm

图7中，(A)为荷瘤裸鼠分别经原位注射PBS(300μL)和I-RCHC(100μM，300μL)后，再用650nm的激光(100mW/cm

具体实施方式

实施例1

一种高效的光动力光敏剂，其结构式为：

一种高效的光动力光敏剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将7-羟基久洛尼定(化合物1，27.3mmol)和丙二酸二苯酯(27.5mmol)分别溶于无水甲苯中，混合物在110℃条件下反应8h，反应结束后反应液经过滤、洗涤以及干燥得黄色固体(化合物2)，无需提纯直接用于下一步反应；

(2)在氮气保护下，将DMF(6mL)逐滴滴入POCl

1

(3)在氮气保护下，分别将5-碘-2,3,3-三甲基-3H-吲哚(化合物4，2.0mmol)、2-(2-溴乙基)-1,3-二恶烷(化合物5，3.0mmol)、NaHCO

1

(4)依次将化合物3(1mmol)、化合物6(1mmol)、哌啶盐酸盐(1mmol)和几滴哌啶溶解在乙腈中(50mL)，混合物在剧烈搅拌下回流反应12h，反应结束后反应液冷却至室温，旋干溶剂得粗产品；将粗产品重新溶解在二氯甲烷(50mL)和浓盐酸(15mL)的混合溶剂中，混合物在25℃条件下反应至TLC监测原料反应完全，反应结束后旋干二氯甲烷，剩下的酸溶液用Na

1

对比化合物

一种光动力光敏剂的对比化合物(I-CHC)，其结构式为：

实施例2

1.测试溶液配制

将光敏剂I-RCHC用DMSO(包含2％乙酸)配成2mM的储存液，随后用待测溶剂稀释至测试浓度。

2.单线态氧量子产率的计算

光敏剂I-RCHC及其对比化合物I-CHC在PBS中的单线态氧量子产率，是以MB(在PBS中Φ

其中，

3.光敏剂体外性能研究

为了验证构象固定可以减少由于C＝C双键异构化引起的非辐射跃迁过程，即本发明开发的光敏剂在光照条件下具有更强的单线态氧产生能力，我们检测了I-RCHC和I-CHC在光照下产生单线态氧的情况，如图4所示。以ABDA为单线态氧捕获剂，MB为参比化合物，650nm(1.5mW/cm

4.光敏剂在细胞水平的光动力治疗效果研究

首先，共定位实验说明I-RCHC可以有效的被A549细胞摄入并定位在线粒体中，如图5所示。为了进一步验证光敏剂I-RCHC的生物应用效果，我们通过CCK8实验测试了光敏剂的生物毒性以及光动力治疗效果。A549细胞用不同浓度的I-RCHC/MB孵化1h，对照组置于细胞培养箱内继续培养24h，光照组用650nm的激光(15mW/cm

5.光敏剂在活体中的光动力治疗效果研究

最后，我们评估了I-RCHC在荷瘤裸鼠体内的PDT疗效。荷瘤裸鼠被分为PBS/光照组和I-RCHC/光照组，荷瘤裸鼠的肿瘤部位分别经原位注射PBS和I-RCHC后，再用650nm(100mW/cm

综上所述，本发明通过在结构刚性的香豆素半花菁染料(RCHC)结构中安装重原子I，构建了一个高效的光动力光敏剂I-RCHC。一方面由于该光敏剂的刚性结构大大降低了非辐射跃迁过程，另一方面由于该光敏剂在水中形成的J-聚集体可以有效降低ΔE

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。