含三苯胺基元离子型AIE光敏剂的设计、合成及其光动力性能研究

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Lance1982
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随着人民生活水平的日益提高,人们的生活方式和起居饮食发生了翻天覆地的改变,与此同时,癌症发病率也不断提高。伴随着人们对癌症治疗需求的提高,光动力治疗(PDT)方式出现在科学家的视野中。PDT作为一种以光化学反应为原理的新型治疗癌症的方式,近年来得到了广泛地临床应用,并取得了较好的治疗成果。通过光激发,光敏剂(PS)吸收被激发的光子,将周围的氧气转化为具有细胞毒性的活性氧物质(ROS),从而实现对生物体内肿瘤的有效消除。因此光源、光敏剂和氧气便成为了PDT治疗过程中必备的三大要素。基于目前对于光敏剂的探索,具有聚集诱导发光(AIE)特性的PS因其在聚集态下具有较高的荧光量子效率而被广泛的应用于PDT治疗中。但目前研究过程中的瓶颈是在肿瘤消除过程中组织穿透深度的问题;而红外/近红外材料便能够有效地解决这一问题。经过大量的研究结果表明,赋予材料离子型特点有利于光敏剂进入细胞内并聚集于线粒体中。因此,本课题以含有三苯胺(TPA)单元为电子供体(D),以氰基和甲基化的吡啶单元作为电子受体(A)分别构建D-π-A和D-A-D结构的聚集诱导发光光敏剂。首先,通过设计合成具有D-π-A型结构的两个AIE光敏剂:苯环π桥的引入有效地增强了分子间电荷转移(ICT)并减小了ΔEST,有利于促进隙间窜越(ISC)效率,从而更高效地生成ROS。结果表明DTDM-I的ROS产生总量明显优于CDBM-I。通过对ROS类型的测试结果表明,CDBM-I和DTCM-I不仅产生了优于商用染料(RB和Ce6)的TypeⅡ型单线态氧(~1O2),同时可以产生TypeⅠ型自由基。细胞毒性实验表明,通过π桥的引入,DTDM-I不仅提高了光敏剂的生物相容性,而且展现出更好的细胞光毒性。为了进一步探究受体基团对ROS产生效率及活性氧类型的影响,我们设计合成具有X型分子结构的AIE光敏剂:结果表明,虽然ROS产生的效率和种类同D-π-A型一致,但从D-π-A型到D-A-D型的调控不仅实现了更小的ΔEST,而且CDBPM-I实现了近红外一区的发射(767 nm)。通过细胞毒性测试表明,DTCPM-I展现出优于其它三个光敏剂的细胞杀伤效果和生物相容性。此外,通过共聚焦成像结果表明CDBPM-I和DTCPM-I可以通过静电相互作用靶向He La细胞线粒体。最后,我们对研究体系的供体单元进行了调控。为了达到更好的HOMO和LUMO分离效果,设计合成了MDCPM-I和MCPM-I两个光敏剂,量子化计算结果表明通过D单元的调控实现了更小的ΔEST。与此同时,通过对ROS种类的测试表明,TypeⅠ型自由基占主导地位,这一策略有效地实现了TypeⅡ型至TypeⅠ型的转换。
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