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光动力治疗具有高的时空分辨率,广泛的肿瘤抑制性以及低的抗药性等特点,近年来受到广泛关注。但是在临床光动力治疗中,光敏剂存在近红外区光吸收弱,单线态氧量子效率低,缺乏肿瘤靶向性等缺点。本论文围绕着如何增强光敏剂在近红外区的吸收,提高光敏剂的单线态氧产生效率,如何提高光敏剂的肿瘤靶向性,丰富光敏剂的种类开展如下研究工作:(1)利用共振能量转移原理(Resonance energy transfer mechanism,RET)增强和拓宽富勒燦(C60)光敏剂的可见区吸收,提高C60光敏剂单线态氧产生效率。在Dyad-1、Dyad-2和Triad-1中,BODIPY作为光吸收天线,有效的吸收可见光,将能量转移给富勒烯,富勒烯作为自旋转换器诱导BODIPY产生三重激发态,并且该类光敏剂(C60-BODIPY)具有高的单线态氧量子效率,在光动力治疗中具有潜在应用价值。当4-二甲胺基苯乙烯BODIPY(4-N,N-dimethylamin-styryl-BODIPY)作为光吸收天线时,本文设计合成了光敏剂Dyad-3和Triad-2。在极性溶剂中,从4-N,N-dimethylamin-styryl-BODIPY 部分到 C60 存在分子内电荷转移,抑制了 Dyad-3和Triad-2光敏剂的三重激发态产生。当4-N,N-dimethylamin-styryl-BODIPY质子化以后,Dyad-3和Triad-2的分子内电荷转移态消失,观察到了 Dyad-3和Triad-2长寿命的三重激发态和高的单线态氧量子效率。(2)本文依据肿瘤组织微环境中微酸和高硫醇的特点,分别设计合成了对酸和对硫醇敏感的光敏剂。利用RET机理拓宽碘化4-二甲胺基苯乙烯BODIPY光敏剂的可见区吸收。在酸性条件下,Dyad-4具有高的单线态氧产生效率,而在中性条件下,不能产生单线态氧。通过瞬态吸收光谱研究,这一现象的本质是分子内电荷转移效应(Intramolecular charge transfer,ICT)对 Dyad-4 的三重激发态有效调控的结果。在 Dyad-5中,对硫醇敏感的二硫键将给体为2,6-二碘BODIPY(2,6-diiodio-BODIPY)和受体为2,4-二硝基磺酸酯(DNS)修饰的苯乙烯基BODIPY(DNS-styryl-BODIPY)连接。当光激发 2,6-diiodio-BODIPY 时,发生了从 2,6-diiodio-BODIPY到DNS-styryl-BODIPY的分子内共振能量转移,导致2,6-diiodio-BODIPY部分单线态氧量子效率降低。当硫醇切断二硫键和DNS以后,从2,6-diiodio-BODIPY到DNS-styryl-BODIPY的共振能量转移和从Styryl-BODIPY到DNS部分的光诱导电子转移(PET)消失,从而2,6-diiodio-BODIPY的单线态氧量子效率恢复和Styryl-BODIPY的荧光量子效率提高。将Dyad-5应用于光动力治疗中,实现了荧光引导的肿瘤治疗,并且Dyad-5对肿瘤细胞生长有良好的抑制效果。(3)利用RET机理拓宽BODIPY光敏剂在红区的吸收,提高了光敏剂的单线态氧产生效率。将两个不同吸收波长的BODIPY(di-4-methoxylstyryl-BODIPY和di-4-methoxylstyryl-diiodio-BODIPY)共价连接,得到宽谱吸收的BODIPY光敏剂(RET-BDP)。与临床上使用的Chlorine6光敏剂相比,单线态氧产生效率提高了 1.9倍。RET-BDP不仅对多种肿瘤细胞系具有良好的抑制效果,而且在低功率的红光LED照射下,对小鼠的乳腺癌有很好的治疗效果。病理分析表明,RET-BDP具有低的生理毒性,在将来的临床转化方面具有潜在价值。(4)设计合成咔唑乙烯基取代的BODIPY光敏剂(Car-BDP),该光敏剂具有强近红外吸收和高单线态氧量子效率。利用双亲性聚合物包裹Car-BDP光敏剂得到粒径均匀、超小的纳米颗粒。该纳米颗粒不仅在细胞层面表现出良好的光动力治疗效果,而且能够有效抑制深层组织中乳腺癌的生长。此外,该纳米颗粒具有低的生理毒性,能够被肝脏排出体外。