氟修饰IR-780衍生物的设计、合成及其在肿瘤光热治疗中的应用基础研究

作     者：李函 

作者单位：临沂大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曲宗金

授予年度：2022年

学科分类：1002[医学-临床医学] 07[理学] 070302[理学-分析化学] 100214[医学-肿瘤学] 0703[理学-化学] 10[医学] 

主      题：七甲川花菁染料 氟化修饰 诊断治疗学 肿瘤成像 光热治疗 

摘      要：光热治疗(PTT)是利用光热剂吸收光能并将其转化为热能,通过高温杀死肿瘤细胞以达到治疗目的的方法。PTT具有无创性、高可控性、精准性以及副作用小等优点,成为了当前很有前景的一种癌症治疗手段。具有近红外(NIR)光响应特性的七甲川花菁染料在癌症治疗中显示出巨大的应用潜力。IR-780作为一种花菁染料,在近红外区域表现出强吸收,具有良好的肿瘤靶向能力,能够通过近红外荧光成像的方式进行肿瘤可视化。然而大量的实验研究发现,IR-780分子在近红外激光照射下容易发生光漂白,致使光热效率降低,这些缺点极大地限制了该分子在PTT中的应用。氟是在元素周期表中电负性最强的元素,强烈的电负性增加了氟与碳的亲和力。由于C-F键比C-H键能大得多,因此氟修饰后化合物的性质变化往往较为显著。在医药和农药领域,很多化合物经氟化学修饰后,获得了药效变高、代谢能力增强的优点。为了改善IR-780光热稳定性差和光热效率不足的问题,本论文设计并制备了一种有机小分子光热剂(IR-780-F),采用原子取代策略,利用三氟烷基(-CF)对IR-780分子进行末端修饰,提升了IR-780的光热稳定性和光热治疗效果,同时不影响IR-780的靶向性,主要内容包括:(1)IR-780-F的合成,通过核磁氢谱、高分辨质谱和碳谱确定IR-780-F的成功制备,产率高达92%。紫外光谱表征显示IR-780-F的最大吸收波长位于775 nm处,最大发射波长位于814 nm处。(2)通过对IR-780-F的光热性能研究发现,IR-780-F的光热转换效率具有激光功率及浓度依赖性。在相同实验条件下,IR-780-F在四次加热-冷却循环过程中的最大升温均高于IR-780,表现出增强的抗光漂白能力。(3)为了检测IR-780-F的细胞毒性和肿瘤靶向能力,采用不同类型的细胞进行体外评价并建立乳腺癌皮下移植瘤模型。通过CCK-8法验证了IR-780-F分子在一定浓度下对几种肿瘤细胞及正常细胞基本没有损害。对静脉注射IR-780-F的模型鼠进行活体荧光成像,结果显示48 h后药物在肿瘤处高效积聚,说明IR-780-F具有优异的肿瘤靶向能力。(4)为了评价IR-780-F的肿瘤抑制效果,采用两种不同的给药方式进行PTT研究。体内光热成像结果显示,治疗组经瘤内注射的肿瘤处温度达到54℃左右,而尾静脉注射肿瘤组织温度高达63.6℃,表现出优越的光热效应。PTT实验结果显示,IR-780-F能够显著抑制肿瘤生长。从组织切片分析来看,所有实验组动物的器官均未发现可观察到的异常或损伤,表明IR-780-F具有一定的安全性和生物相容性。综上所述,IR-780-F分子可以极大的改善IR-780的缺点,保留了其优异的肿瘤靶向能力并增强光热治疗能力,具有进一步进行临床试验研究的潜力。