吡啶盐、花菁盐类光敏剂/光热剂的制备、构效关系及光动力/光热治疗探索

作     者：张宇洋 

作者单位：安徽大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周虹屏;汪联可

授予年度：2021年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

主      题：聚集诱导发光 吡啶盐 光敏剂 光动力治疗 

摘      要：荧光成像引导的光动力/光热疗法是近年来新兴的癌症治疗方法,这种癌症治疗方式在精确显示光敏剂/光热剂在肿瘤组织位置及无创可靠治疗方面具有显著优势。其中,如何开发出一种优异的光敏剂/光热剂是此方法研究的重点。本文设计合成一系类新型吡啶盐、花菁盐类光敏剂/光热剂应用于荧光成像引导的光动力/光热治疗,实时监控细胞活动及微环境的变化。1.以三苯胺为电子给体,带有不同长度烷基链的吡啶盐为电子受体,通过Knoevenagel缩合反应得到一系列聚集诱导发光(AIE)型光敏剂TL1C-TL8C,运用核磁共振氢谱、碳谱以及质谱表征其结构。共定位实验结果表明,随着三苯胺吡啶盐阳离子部分烷基链的延长,光敏剂对线粒体的靶向精准性提高。水/辛醇分配系数实验表明,烷基链的延长逐渐增加了光敏剂TL1C-TL8C的亲脂性,增强了光敏剂与线粒体磷脂双分子层的相互作用,导致TL8C精准靶向线粒体。单线态氧测试结果表明,具有长烷基链的TL8C相较于TL1C-TL6C具有更高的单线态氧产率,为实现细胞光动力学治疗提供可能;体外细胞实验表明TL8C能够在光照下高效地破坏线粒体以致癌细胞的死亡。此外,TL8C在光照下还可以诱导细胞发生线粒体自噬,TL8C能够逐渐靶向自噬过程中的自噬液泡,从而实现线粒体的自噬追踪。2.基于文献调研,为了提高单线态氧的产率,我们在三苯胺和吡啶盐之间引入苯环得到共轭更大的光敏剂(E)-4-(2-(4′-(二苯氨基)-[1,1′-联苯]-4-基)乙烯基)-1-甲基吡啶-1-碘化铵(Mito–I)。相较于(E)-4-(4-(二苯氨基)苯乙烯基)-1-甲基吡啶-1-碘化铵(TP–I),苯环的引入促进了最高占有轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)的电子分离,提高了Mito-I的单线态氧生成效率。此外,Mito-I具有良好的线粒体靶向能力和高效的单线态氧生成能力。研究结果表明,Mito-I可以实现线粒体靶向的光动力治疗。同时,Mito-I对粘度具有高选择性和高灵敏度的荧光响应,能够实时追踪线粒体在细胞自噬过程中粘度的动态变化,这一研究为同时实现线粒体微环境变化的监控和光动力治疗提供了一种参考。3.合理设计并制备了一种近红外I区(NIR I)发射的光敏剂探针HI-Br,以解决传统光敏剂光波段差、穿透性不强等问题。电子自旋共振谱证明,HI-Br能够在光诱导下产生超氧负离子(O),实现I型的光动力治疗,解决肿瘤缺氧带给传统光敏剂的不利影响;同时,HI-Br良好的光热性能使得其能够实现光动力、光热治疗的协同作用,提高光敏剂的治疗效果。