BODIPY类光敏剂的设计合成及其抗肿瘤活性研究

摘要

光动力治疗（Photodynamic therapy，PDT）是近年来发展的一种新兴的非破坏性的肿瘤治疗方式，它的作用原理是，将光敏剂注射入人体，待其富集于肿瘤部位后，用特定波长的光照射，滞留其中的光敏剂吸收光能后被激发，与周围的氧分子（3O2）发生电子或能量转移产生高活性氧（ROS），从而引发肿瘤组织内的一系列化学反应，导致肿瘤细胞的死亡与脱落，最终达到治疗的目的。光动力治疗时可以选择性地照射肿瘤部位，所以对非光照正常组织几乎不产生毒性，极大地降低了全身系统毒性，因此具有较为广阔的应用前景。但是，由于光动力治疗需要有氧的参与，肿瘤的乏氧环境会极大地限制光动力治疗的效果。
　　光热治疗（Photothermal therapy，PTT）是将具有光热效应的材料富集于肿瘤部位后，用特定波长的光激发，通过光热转换效应在肿瘤部位产生大量的热引起肿瘤局部升温。当温度达到42oC以上时，肿瘤组织的DNA和蛋白质将会发生不可逆转变，导致肿瘤组织坏死。在光热治疗时温和的升温可以促使更多的氧进入肿瘤组织，当光动力联合光热治疗时，光热治疗可以促进光动力治疗的效果。
　　氟硼二吡咯（BODIPY）类光敏剂具有高的摩尔消光系数，通过结构修饰可使其产生高的单线态氧量子产率或高的光热转换效率，因此近几年来已成为光动力治疗和光热治疗领域的研究热点。
　　本论文以BODIPY为母核，首先设计合成了BODIPY二聚体光敏剂Di-BDP和三聚体光敏剂Tri-BDP，然后用两亲性高分子聚合物PEG114-PCL60将其包裹制备成相应的纳米光敏剂，考察了两种纳米光敏剂 Di-BDP-M和 Tri-BDP-M，游离光敏剂Di-BDP-F和 Tri-BDP-F的光物理化学性质、光动力和光热效应，进而研究了它们在细胞和动物水平上的光动力与光热治疗效果。另外还设计了一种主动靶向性的光敏剂cRGD-BDP，探索了它的合成路线。本论文具体研究内容概述如下：
　　第一章：介绍了肿瘤的现状及其治疗方式，重点阐述了光动力治疗、光热治疗和光热/光动力协同治疗的原理和应用，最后介绍了纳米药物的发展与应用。
　　第二章：设计合成了两种 BODIPY光敏剂二聚体 Di-BDP和三聚体光敏剂 Tri-BDP，并用高分子聚合物PEG114-PCL60将其包裹制备出生物相容性好、粒径合适并具有良好EPR效应的纳米药物。相较于游离药物Di-BDP-F和Tri-BDP-F，纳米药物 Di-BDP-M和 Tri-BDP-M表现出更高的稳定性，更高的光热效应或单线态氧产生效率。细胞实验表明纳米药物具有更高的细胞摄取量，并且是通过网格蛋白介导的能量依赖的摄取途径进入胞内，然后定位于溶酶体。DHE和 AO染色证明了纳米药物在胞内产生了单线态氧，并使溶酶体产生破膜效应。细胞毒性实验表明了纳米药物通过光热/光动力的协同效应杀伤肿瘤细胞。动物实验表明纳米药物对肿瘤组织具有更好的靶向性，在体内能进行长时间循环；组织ROS检测显示纳米药物在激光照射下均产生单线态氧；热成像揭示了纳米药物在光照射下小鼠肿瘤部位的光热升温状况；抑瘤实验揭示了纳米药物Di-BDP-M和Tri-BDP-M在肿瘤抑制方面的作用。H&E染色揭示了两种纳米药物对肿瘤组织形态的破坏作用。
　　第三章：通过Click反应在BODIPY光敏剂中引入靶向基团精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸环三肽（cRGD），设计合成了具有主动靶向性的光敏剂cRGD-BDP。
　　论文的附录部分列出了化合物的核磁共振氢谱和碳谱。

目录

声明

第一章 前言

1.1 浅谈肿瘤

1.2 肿瘤的治疗方法

1.3 光动力治疗

1.4 光热治疗

1.5 联合治疗

1.6 纳米药物

第二章 BODIPY类纳米光敏剂的设计合成及应用

2.1 设计思路

2.2 实验试剂、耗材和仪器

2.3 合成路线

2.4 合成步骤

2.5 BODIPY纳米光敏剂的制备与表征

2.6 物理化学数据及稳定性试验

2.7细胞实验研究

2.8 动物实验研究

第三章 主动靶向性BODIPY类光敏剂的合成

3.1设计思路：

3.2 实验试剂、耗材和仪器

3.3 合成路线

3.4 合成步骤

3.5 小结

全文回顾及展望

参考文献

附录

致谢