NIR-Ⅱ荧光成像及光热治疗的共轭聚合物给受体调控研究

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目前荧光成像引导的光热治疗材料多数为近红外一区(NIR-Ⅰ,650-900 nm)激发,激发波长为近红外二区(NIR-Ⅱ,1000-1700 nm)的材料仍然较少,因此基于传统NIR-II材料的光物理性质调控,进一步开发具有拓扑结构以及荧光成像引导的光热治疗材料具有重要的科学和应用价值。本文基于D-A结构,在共轭聚合物中引入多电子给体或多电子受体,深入研究了电子给体及电子受体的摩尔比例对NIR-II材料光物理性质的影响,开发出了新型的NIR-II材料,并用于近红外二区荧光成像及光热治疗的研究。具体研究内容如下:(1)双受体共轭聚合物纳米颗粒的制备:选择BBT、DPP作为电子受体,CPDT作为电子给体,通过Stille聚合制备了三种受体摩尔比不同的A1-D-A2-D结构的双受体共轭聚合物。BBT与DPP摩尔比为1:3时,制备得到的Q1在600-850 nm范围内具有较高紫外吸收且一直延展到1500 nm,最大发射峰在1046 nm,并表现出更为优异的荧光发射强度。共沉淀法制备的Q1 NPs的流体动力学直径(Dh)为100 nm,并且能在不同介质中保持稳定。Q1 NPs的光热转化效率为46.32%,将Q1 NPs注入荷瘤小鼠体内,在1064 nm(1.0 W cm-2)激光照射下,小鼠肿瘤部位的温度能在2 min内升高到72.9℃。通过NIR-Ⅱ荧光成像仪可清晰观察到宽度为0.32 mm、0.28 mm的小鼠腹部和后肢血管。因此,双受体共轭聚合物是一种可用于近红外二区荧光成像及光热治疗的诊疗剂。(2)双给体共轭聚合物纳米颗粒的制备:以BDT、CPDT为电子给体,BBT为电子受体,通过调节两种电子给体的摩尔比,设计合成了三种A-D1-D2-D1结构的双给体共轭聚合物。当BDT与CPDT的摩尔比为3:2制备得到的P1在650-1200 nm表现出良好的紫外吸收,并在1105 nm出现最大发射峰,且最大荧光强度分别为另外三种共轭聚合物的1.43、2.28、3.92倍。共沉淀法制备的P1 NPs的流体动力学直径(Dh)为76 nm,并且能在不同介质中保持稳定。该纳米粒子的光热转化效率为43.73%,穿透深度达到10 mm。将P1 NPs注入荷瘤小鼠体内,可清晰观察到小鼠腹部(0.12 mm)和后肢(0.44mm)的血管。此外,该纳米粒子注射后24 h时能达到肿瘤部位的最大富集,使用1064nm,功率为1.0 W cm-2的激光对肿瘤部位进行照射,温度很快上升至62.1℃。光热治疗结果表明,P1 NPs具有良好的光热治疗效果,对肿瘤具有明显的抑制作用。综上所述,本文在共轭聚合物中引入多电子给体和多电子受体,制备了双受体和双给体共轭聚合物,深入研究了不同拓扑结构材料的光性能调控作用。研究表明两类材料都是良好的NIR-Ⅱ荧光成像引导的光热治疗剂,其中双受体共轭聚合物的光热性质更为出色,而双给体共轭聚合物则是荧光成像与光热性质都有着良好的表现。共轭聚合物拓扑结构的探索为用于NIR-Ⅱ荧光成像引导的光热治疗试剂提供一种新的思路。
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