以氧杂蒽为电子供体的探针的制备及其在光声/荧光成像中的应用

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光学探针能够以较高的灵敏度对细微的分子变化进行检测和成像,因此在分析传感和生物成像领域有重要的应用前景。光学探针用于荧光成像时其优势在于灵敏度较高,但由于光的组织穿透能力较弱,因此荧光成像对生物体内深部组织成像的能力有限,相比之下,光声成像作为一种混合成像方式,其探测的是超声波信号而不是光子,由于生物组织对超声波的散射可忽略不计,故超声信号在组织内的衰减极小,因此探针在进行光声成像时可获得更深的成像深度。将荧光成像和光声成像功能同时融合入一个光学探针中实现双模成像,将有利于实现优势互补。可激活的探针能够将光声/荧光信号与生物标志物的浓度或活性关联起来,进行检测和成像,然而大部分现有的光学探针还存在聚集诱导荧光淬灭以及对被检物响应前后信号变化幅度较弱等不足,这使得探针难以同时实现高质量的光声/荧光双模成像。针对上述的问题,本文中设计制备了三种以氧杂蒽及其衍生物为电子供体的可激活型探针,并且对其在光声/荧光双模成像中的应用进行了探讨,主要内容如下:(1)设计制备了醌氧化还原酶响应型基于氧杂蒽衍生物的纳米探针。首先通过仲胺与溴的偶联反应将二苯胺基团引入到氧杂蒽分子骨架,并以此为电子供体、吲哚盐作为电子受体制备得到具有聚集诱导发光特性的生色团分子,其发射波长达到了730 nm。其次通过酯化反应将醌氧化还原酶响应基元(醌丙酸基团)引入生色团分子制备得到探针化合物DHXI。将探针化合物与重组的人血清蛋白(HSA)通过自组装形成醌氧化还原酶激活型纳米探针DHXI@HSA。通过构建原位肝癌小鼠模型考察纳米探针对醌氧化还原酶的响应及其对肿瘤的光声成像能力,进一步构建乳腺癌腹腔转移小鼠模型,通过原位喷洒纳米探针的方法实现对乳腺癌腹腔转移小鼠模型的荧光指导肿瘤切除手术。(2)设计制备了活性氧响应型基于氧杂蒽衍生物的纳米探针。首先将三苯基乙烯通过铃木偶联反应引入氧杂蒽分子骨架,并以此作为电子供体制备得具有聚集诱导发光特性的生色团分子TPEXI-OH,其发射波长达到了720 nm。然后,将过氧化氢识别基元卞溴苯硼酸引入生色团分子,得到可由过氧化氢激活的探针分子TPEXI。进一步通过硼酸与邻苯二酚的络合反应将探针分子与天然多酚组装形成纳米探针TPEXI@EGCG。通过建立药物诱导肝损伤小鼠模型和糖尿病诱发肝损伤小鼠模型考察了纳米探针对肝区过度表达的过氧化氢的响应及对肝损伤小鼠模型病灶部位的成像能力。(3)设计制备了偶氮还原酶响应型基于氧杂蒽的纳米探针/前药体系。首先合成了以氧杂蒽作为电子供体的生色团分子XI-NH2,其次通过重氮化反应将苯基氮芥类肿瘤抑制药物经偶氮键与生色团分子连接,得到偶氮还原酶激活型小分子探针XI-azo,该分子的最大吸收波长相比于生色团分子蓝移了超过100 nm;探针分子在对偶氮还原酶响应后荧光强度增强了200倍。将XI-azo以磷脂进行包覆制备得到诊疗一体化的纳米探针/前药体系Lip@XI-azo。通过构建小鼠皮下瘤模型考察了纳米探针在皮下瘤小鼠模型中对肿瘤区域过度表达的偶氮还原酶的响应及对肿瘤的成像与抑制能力。
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