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Title:
SINGLET OXYGEN TYPE PHOTOSENSITIZING MATERIAL HAVING AGGREGATION-INDUCED EMISSION PERFORMANCE, AND PREPARATION METHOD AND USE THEREFOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/216122
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed are a singlet oxygen type photosensitizing material having aggregation-induced emission performance, and a preparation method and use therefor. The method comprises: using phenothiazine and an iodobenzene derivative as raw materials, obtaining 10-phenylphenothiazine by means of a Ullman coupling reaction; using N-bromosuccinimide to brominate 10-phenylphenothiazine, performing a Suzuki coupling reaction with 5-formyl-2-thiophene boronic acid to obtain an aldehyde group-containing compound, and performing Knoevenagel condensation on the aldehyde group-containing compound with 1,3-indanone to obtain a singlet oxygen type photosensitizing material. The present material is a novel photosensitizing material having AIE performance, and a drug prepared from the material can overcome the problem of poor tumor treatment effects caused by a fluorescence aggregation quenching effect and a decrease in ROS generation due to the aggregation. Also, the method for using a cancer cell membrane to coat the photosensitizer allows the photosensitizer to be able to cognately target the tumor, thereby providing application prospects for non-invasive precise clinical PDT treatment.

Inventors:
TANG BENZHONG (CN)
WANG ZHIMING (CN)
LI YIN (CN)
ZHANG RONGYUAN (CN)
WAN QING (CN)
Application Number:
PCT/CN2022/092090
Publication Date:
November 16, 2023
Filing Date:
May 10, 2022
Export Citation:
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Assignee:
UNIV SOUTH CHINA TECH (CN)
International Classes:
C07D417/04; B82Y40/00; C07D279/22; C09K11/06
Foreign References:
CN113105445A2021-07-13
CN110337466A2019-10-15
CN112028871A2020-12-04
CN111303139A2020-06-19
Other References:
TAN PING, ZHUANG WEIHUA, LI SHUFEN, ZHANG JIAPENG, XU HANG, YANG LU, LIAO YANBIAO, CHEN MAO, WEI QIANG: "A lipid droplet targeted fluorescent probe for high-efficiency image-guided photodynamic therapy of renal cell carcinoma", CHEMICAL COMMUNICATIONS, ROYAL SOCIETY OF CHEMISTRY, UK, vol. 57, no. 8, 1 February 2021 (2021-02-01), UK , pages 1046 - 1049, XP093107373, ISSN: 1359-7345, DOI: 10.1039/D0CC07336A
GONG JUNYI, HAN JINLIANG, LIU QIAN, REN XIAOJIE, WEI PEIFA, YANG LEI, ZHANG YUN, LIU JING, DONG YONGQIANG, WANG YANGANG, SONG XIAN: "An ideal platform of light-emitting materials from phenothiazine: facile preparation, tunable red/NIR fluorescence, bent geometry-promoted AIE behaviour and selective lipid-droplet (LD) tracking ability", JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, ROYAL SOCIETY OF CHEMISTRY, GB, vol. 7, no. 14, 4 April 2019 (2019-04-04), GB , pages 4185 - 4190, XP093107369, ISSN: 2050-7526, DOI: 10.1039/C9TC00143C
YU HAI-XIA, ZHI JUNGE, SHEN TIANJIAO, DING WEILU, ZHANG XIAOLING, WANG JIN-LIANG: "Donor–acceptor type aggregation-induced emission luminophores based on the 1,1-dicyanomethylene-3-indanone unit for bridge-dependent reversible mechanochromism and light-up biosensing of hypochlorites", JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, ROYAL SOCIETY OF CHEMISTRY, GB, vol. 7, no. 29, 25 July 2019 (2019-07-25), GB , pages 8888 - 8897, XP093107370, ISSN: 2050-7526, DOI: 10.1039/C9TC01772K
Attorney, Agent or Firm:
YOGO PATENT & TRADEMARK AGENCY LIMITED COMPANY (CN)
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Claims:
权 利 要 求 书

1、 一类具有 聚集诱导 发光性 能的单线 态氧型 光敏剂材 料, 其特征在 于, 结构 通式如下 式 I所示: 其中 , 兀桥独立的为芳香环 ; Ri独立的为脂 肪炷、 芳香炷、 脂肪炷的衍 生 物基 团、 芳香炷的衍 生物基 团中的一种 ; R2和 R3独立的 为氧原子 、 硫原子、 氤基 中的一种 。

2、 根据权利要 求 1所述的具 有聚集诱 导发光性 能的单 线态氧型 光敏剂材 料 , 其特征在于, 所述兀桥为 苯环、 毗嚏环、 喋吩环、 味喃环中 的一种; 所述 芳香 炷为苯基 、 毗嚏环、 嚷吩环、 咔哩苯基、 二甲氨基苯基、 对甲氧基苯基、 三苯 胺基、 二苯胺喋 吩基、 联喋吩基 、 喋吩并环戊二烯 基中的 一种。

3、 根据权利要 求 1所述的具 有聚集诱 导发光性 能的单 线态氧型 光敏剂材 料 , 其特征在于, 所述脂肪炷 为十八碳 链以内 的烷基取 代基团 。

4、 根据权利要 求 3所述的具 有聚集诱 导发光性 能的单 线态氧型 光敏剂材 料 , 其特征在于, 所述脂肪炷 为甲基、 乙基、 丙基、 丁基、 己基的烷基取代基 团 。

5、 一种制备权 利要求 1-4所述具 有聚集 诱导发光 性能的 单线态氧 型光敏 剂材 料的方法 , 其特征在于 , 包括如下步骤: 以吩 喋嗪和碘 苯衍生物 为原料 ,通过 Ullman偶联反应得到 10-苯基吩口塞嗪, 然后 利用 N-漠代琥珀酰亚 胺漠化所 述 10-苯基吩喋嗪, 得到漠化后的 10-苯基 吩口塞嗪,将所述漠化后 的 10-苯基吩口塞嗪与 5 -甲酰 -2』塞吩硼酸进行 Suzuki偶联 反应 得到含醛 基化合 物,将所述 含醛基化 合物与 1 , 3 -拓二酮发生 Knoevenagel 缩合 , 得到所述具有 聚集诱导 发光性 能的单线 态氧型光 敏剂材料 。

6、 根据权利要 求 5所述的具 有聚集诱 导发光性 能的单 线态氧型 光敏剂材 料的 制备方法 , 其特征在于, 所述吩喋嗪和碘 苯的摩尔 比为 1:1至 1: 2o

7、 根据权利要 求 5所述的具 有聚集诱 导发光性 能的单 线态氧型 光敏剂材 料的 制备方法 , 其特征在于, 所述 N-漠代琥珀 酰亚胺 与 10-苯基吩喋嗪的摩 尔 比为 1:1至 1: 2; 所述利用 N-漠代琥珀酰亚胺漠化所 述 10 -苯基吩喋嗪的时间 为 5-7小时。

8、 根据权利要 求 5所述的具 有聚集诱 导发光性 能的单 线态氧型 光敏剂材 料的 制备方法 , 其特征在于, 所述漠化 后的 10-苯基吩喋嗪与 5 -甲酰 -2』塞吩硼 酸的 摩尔比为 1:1至 1: 2o

9、 根据权利要 求 5所述的具 有聚集诱 导发光性 能的单 线态氧型 光敏剂材 料的 制备方法 , 其特征在于, 所述含醛基 化合物与 1 , 3 -拓二酮的摩尔比为 1:1 至 1: 2o

10、权利 要求 1-4任一项所述的具 有聚集 诱导发光 性能的单 线态氧 型光敏 剂材 料在制备 同源靶 向肿瘤治 疗的药物 中的应 用。

Description:
一类具有聚集诱导发光性能的单线态氧型光敏 剂材料及其制备方法与应用 技术领域 本 发明属于生物医学材料领域, 特别涉及一类具有聚集诱导发光性能的单线态 氧型光敏 剂材料及其制备方法与应用。 背景技术 光 动力疗法 (PDT) 具有非侵入性, 时空准确性和可控性强, 具有最小的耐药性, 低生 物毒性等多种优点, 已成为一种有效且迅速发展的癌症治疗方式。 在光照射下, 光敏剂通过 光化学将电子或能量转移到周围的分子氧相互 作用产生具有强光毒性的活性氧 (ROS) , 可 以杀死肿瘤细胞并激活抗癌基因。 然而, 在光动力疗法中必不可少的光敏剂由于血液循 环寿 命短, 肿瘤靶向能力差, 细胞摄取率低和早期通过网状内皮系统 (RES) 快速清除等问题而 限制了其广泛应用。 此外, 由于光敏剂刚性疏水的结构在生理环境中容易 聚集, 导致荧光聚 集猝灭及活性氧产生效率下降, 也极其不利于其在荧光成像介导活体肿瘤治疗 中的发展。 为了解决前面提到的问题, 众多科研工作者们还提出了一些解决方案, 例如合成聚合 物或靶向配体, 以改变光敏剂的性能, 但效果不理想。 而用癌细胞的细胞膜(CM) 包覆光 敏剂制成的仿生纳米颗粒 (NPs) 是一种更为出色的方法, 因此它引起了越来越多的关注。 仿生 NPs保留了完整的细胞膜结构。 原始癌细胞, 使其具有自身免疫系统逃避的能力。 同 时, 它们还具有延长血液循环时间, 靶向肿瘤的能力和改善药物递送特性的优势。 但是以 往报道中使用的光敏剂材料大多是聚集导致猝 灭型的光敏剂分子, 一旦聚集荧光立即猝灭, 不利于荧光介导的光动力疗法 (Qiao, B.; Luo, Y.; Cheng, H.-B.; Ren, J.; Cao, J.; Yang, C.; Liang, B.; Yang, A.; Yuan, X.; Li, J.; Deng, L.; Li, P.; Ran, H.-T.; Hao, L.; Zhou, Z.; Li, M.; Zhang, Y.; Timashev, P. S.; Liang, X.-J.; Wang, Z. Artificial Nano targeted Cells with Stable Photothermal Performance for Multimodal Imaging-Guided Tumor-Specific Therapy. ACS Nano2020, 14(10), 12652-12667. http s : //doi . org/ 10.1021 /ac snano .0c00771.) 。 发明内容 为了克服现有技术存在的不足, 本发明的目的是提供一类具有聚集诱导发光性 能的单线 态氧型光敏剂材料及其制备方法与应用。 本 发明的首要目的是提供一类具有聚集诱导发光 性能的单线态氧型光敏剂材料。 本 发明的又一目的是提供上述光敏剂材料的制备 方法, 该方法简单有效、 原料易得、 产物稳定。 本发 明的还一目的是提供所述具有聚集诱导发光性 能的单线态氧型光敏剂材料在制备 同源靶向肿瘤治疗的药物中的应用, 该应用通过利用细胞膜包覆光敏剂的仿生纳米 技术实 现同源靶向肿瘤的 PDT治疗。 本发 明的另一目的是明确该光敏剂材料体系对细胞 杀伤的机制, 本发明的再一目的是 建立上述光敏剂材料同源靶向原位癌细胞杀伤 和活体肿瘤治疗 的模型, 以证明本发明的光 敏剂材料可用于制备同源靶向肿瘤治疗的药物 。 本发 明的目的至少通过如下技术方案之一实现。 本发 明提供的具有聚集诱导发光性能的单线态氧型 光敏剂材料是一类具有 AIE性质的 单线态氧型光敏剂。 本发 明提供的一类具有聚集诱导发光性能的单线态 氧型光敏剂材料, 其结构通式如下 式 I所示:

; 其 中, 兀桥独立的为芳香环; Ri独立的为脂肪炷、 芳香炷、 脂肪炷的衍生物基团、 芳 香炷的衍生物基团中的一种; R2和 R3独立的为氧原子、 硫原子、 氤基中的一种。 优选地 , 所述 R2和 R3均为氧原子。 进一步地 , 所述兀桥为苯环、 毗嚏环、 n塞吩环、 味喃环等中的一种; 所述芳香炷为苯 基、 毗嚏环、 n塞吩环、 咔哩苯基、 二甲氨基苯基、 对甲氧基苯基、 三苯胺基、 二苯胺 n塞吩 基、 联嗟吩基、 嗟吩并环戊二烯基等中的一种。 优选地 , 所述兀桥为 n塞吩环, 所述芳香炷为苯环。 进一步地 , 所述脂肪炷为十八碳链以内的烷基取代基团。 优选地 , 所述脂肪炷为甲基、 乙基、 丙基、 丁基、 己基的烷基取代基团。 本发 明提供的制备具有聚集诱导发光性能的单线态 氧型光敏剂材料的方法, 包括如下 步骤: 以吩 n塞嗪和碘苯为原料, 通过 Ullman偶联反应得到 10-苯基吩日塞嗪, 然后利用 N-漠代 琥珀酰亚胺漠化所述 10-苯基吩 n塞嗪, 得到漠化后的 10-苯基吩 n塞嗪, 将所述漠化后的 10- 苯基吩嗟嗪与 5 -甲酰 -2』塞吩硼酸进行 Suzuki偶联反应得到含醛基化合物,将所述含醛 基化 合物与 1 , 3 -菌二酮发生 Knoevenagel缩合, 得到所述具有聚集诱导发光性能的单线态氧型 光敏剂材料 (具有近红外荧光的光敏剂)。 进一步地 , 所述吩嗟嗪和碘苯的摩尔比为 1:1至 1: 2 优选地 , 所述吩日塞嗪与碘苯的摩尔比为 1:1.5。 进一步地 , 所述 N-漠代琥珀酰亚胺与 10-苯基吩日塞嗪的摩尔比为 1:1至 1: 2o 优选地 , 所述 N-漠代琥珀酰亚胺与 10-苯基吩 n塞嗪的摩尔比为 l:1.5o 进一步地 , 所述利用 N-漠代琥珀酰亚胺漠化所述 10-苯基吩 n塞嗪的时间为 5-7小时。 优选地 , 所述利用 N-漠代琥珀酰亚胺漠化所述 10-苯基吩 n塞嗪的时间为 6小时。 进一步地 , 所述漠化后的 10-苯基吩嗟嗪与 5 -甲酰 -2』塞吩硼酸的摩尔比为 1:1至 1: 2o 优选地 , 所述漠化后的 10-苯基吩 n塞嗪与 5 -甲酰 -2』塞吩硼酸的摩尔比为 l:1.5o 进一步地 , 所述含醛基化合物与 1 , 3茸二酮的摩尔比为 1:1至 1: 2o 优选地 , 所述含醛基化合物与 1 , 3 -菌二酮的摩尔比为 1:1.5。 本发 明提供的具有聚集诱导发光性能的单线态氧型 光敏剂材料在制备同源靶向肿瘤治 疗的药物中的应用。 本发 明开发具有 AIE性质的单线态氧型光敏剂, 并利用细胞膜包覆光敏剂的仿生纳米 技术, 有望解决传统 PDT中的荧光聚集猝灭以及同源靶向肿瘤治疗等 关键问题, 将对无创 精准化临床 PDT治疗具有应用前景。 本发 明提供的制备方法, 通过以吩嗟嗪为振动型电子给体, 引入较强的 1 , 3 -菌二酮作 为电子受体, 构筑较强电荷转移 (CT) 态的同时抑制分子在聚集态下的分子间兀-兀 积作 用, 从而赋予材料显著的近红外发射和 AIE特性。 另外, 在 PTI荧光团中引入具有共轲效 应较弱的电子给体嗟吩环可增强分子内的电荷 转移, 使发射进一步红移。 此外, 由于电子 给-受体间较强的扭曲程度,有利于分子最高 有轨道(HOMO)和最低未占有轨道(LUMO) 的分离, 从而实现较小的单线态-三线态能级差 (AEQ, 利于激活系间窜越通道(ISC) 以 产生更多三重态激子, 并显着提高聚集态的活性氧(ROS) 的产生效率。 因此, 本发明的 光敏剂材料具有高效的 ROS产生能力, 在制备光动力肿瘤治疗方向的药物具有应用前 景。 本发 明中采用的是利用癌细胞膜包覆 AIE型的光敏剂分子, 不仅有利于荧光介导的同 源靶向肿瘤的光动力疗法, 而且大大提高了 ROS的产生效率, 增强了 PDT的效果。 与现有技术相 比, 本发明具有如下优点和有益效果: (1) 本发明提供的具有聚集诱导发光性能的单线态 氧型光敏剂材料是一种新的具有

AIE 性能的光敏剂材料, 该材料能以克服现有技术的荧光聚集猝灭效应 以及聚集导致 ROS 产生下降所导致的肿瘤治疗效果不佳的问题。

(2)本发明提供的具有聚集诱导发光性能 单线态氧型光敏剂材料对细胞中的脂滴具 有很高的特异靶向性。

(3)本发明提供的具有聚集诱导发光性能 单线态氧型光敏剂材料对体外癌细胞具有 良好的杀伤性, 并且对小鼠活体肿瘤具有高效的治愈性, 因此可应用于制备治疗肿瘤的药 物。

(4)本发明利用细胞膜包覆光敏剂分子策 实现了活性氧产率的提高, 能够应用于制 备肿瘤的同源靶向治疗药物。 附图说明 图 la和图 lb为实施例 1制备的 PTI和实施例 2制备的 PI分别与细胞孵育 6h后,分别与脂 滴染料 BODIPY进行细胞脂滴染色效果图。 图 lc和图 Id为实施例 1制备的 PTI和实施例 2制备的 PI分别与细胞孵育 6h后,分别与脂 滴染料 BODIPY进行细胞脂滴共染染色的共染指数强度图 。 图 2a为利用 H2DCF-DA荧光探针检测 PI和 PTI的 ROS产率结果图。 图 2b为利用 ABDA荧光探针检测 PTI产生的活性氧为单线态氧结果图。 图 2c为 PTI对 MCF-7乳腺癌细胞的毒性评估结果图。 图 3a为 PI和 PTI对 MCF-7乳腺癌细胞进行光动力疗法后的 GPx4的 Western Blot检测结果 图。 图 3b为 PDT处理后对 MCF-7乳腺癌细胞进行 TEM成像图; 图 4a为 MCFCNPs纳米粒子表征中的透射电镜成像图。 图 4b为 MCFCNPs纳米粒子表征中细胞膜同源靶向蛋白( EpCAM、 N-cadherin和 Galectin-3) 蛋白质免疫印迹条带结果图, 钠钾 ATP酶作为内参; 图 4c为 MCFCNPs纳米粒子表征中 MCF-7细胞膜囊泡与 PLGA core结合的等温滴定量热曲 线。 图 5a为流式细胞仪对 MCFCNPs纳米粒子进行同源靶向性验证中, MCF-7细胞经不同纳米 粒子处理后的摄取率的流式细胞检测图。 图 5b为图 5a的定量分析结果图。 图 6a为利用 H2DCF-DA荧光探针检测 MCFCNPs和 PTI的 ROS产率结果图。 图 6b为 PLGAcore和 MCFCNPs对 MCF-7乳腺癌细胞的光毒性评估结果图。 图 6c为对照组和光动力治疗后的肿瘤生长抑制情 结果图。 具体实施方 式 以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说 明, 但本发明的实施和保护不限于此。 需指出的是, 以下若有未特别详细说明之过程, 均是本领域技术人员可参照现有技术实现 或理解的。 所用试剂或仪器未注明生产厂商者, 视为可以通过市售购买得到的常规产品。 实施例 1一种具有聚集诱导发光性能的单线态氧型光 剂材料 (单线态氧光敏剂, 实施 例 1中标记为 PTI) 的制备 a)合成化合物 10-苯基 -10H-吩 I®嗪 ( 1 ):在 100 ml的两口瓶中加入吩嗟嗪 (6 g , 30 mmol), 铜 粉 ( 1.9 g , 30 mmol), 碳酸钾 (8.3g , 60 mmol) 以及 18 -冠醍 -6 (3 g , 60 mmol), 氮气-抽 气-氮气循环 3次 (每次 10分钟),然后加入碘苯 3.93 ml以及超干的 N,N-二甲基甲酰胺 60 mL, 加 热至 180 °C反应 12小时, 反应结束, 用二氯甲烷 /水萃取, 无水硫酸镁干燥 2小时, 柱层 7.60 (t, 2H), 7.46 (t, 1H), 7.38 (d, 2H), 7.01 (d, 2H), 6.82 (m, 4H), 6.20 (d, 2H)。 b)合成 3 -漠 -10-苯基 -10H-吩嗟嗪 (3):在冰浴下将 10-苯基 -10H-吩嗟嗪 (3g, 10.91mmol) 溶解于 80mL DMF (20mL)中,然后将溶解有 N-漠琥珀酰亚胺 ( NBS) ( 1.93g, 10.91mmol) 的 DMF ( lOmL) 溶液逐滴地加到反应瓶中, 恢复至室温并反应 2小时。 反应结束后用二氯 甲烷 /水 (所述二氯甲烷与水的体积比为 1/1 ) 萃取, 无水硫酸镁干燥 2小时, 柱层分析法分 离提纯, 得到浅黄色晶体 (3g), 产率为 78 %。 g NMR (500 MHz, CDCb) 7.61 (1 H, t, J 7.8), 7.49 (1 H, t, J 6.9), 7.37 (1 H, dd, J 8.3, 1.1), 7.11 (1 H, d, J 2.3), 6.99 (1 H, dd, J 7.3, 1.8), 6.90 (1 H, dd, J 8.8, 2.3), 6.86 - 6.76 (1 H, m), 6.17 (1 H, dd, J 8.0, 1.4), 6.02 (1 H, d, J 8.8). c)合成 5 - ( 10 -苯基 -10H-吩嗟嗪 -3 -基)嗟吩 2甲醛 (4): 3 -漠 -10-苯基 -10H-吩嗟嗪 ( lg, 2.84mmol), 5 -甲酰 -2』塞吩硼酸 (513.2mg, 3.4mol), 四 (三苯基麟) 钮加入到 100 mL的两 口反应瓶中, 氮气-抽气-氮气循环 3次 (每次 10分钟)。将碳酸钾水溶液 (2 M, 8 mL)和 24mL THF 和水 (v / v = 5: 1 ) 的混合溶剂系统注入瓶中, 注射入反应瓶中回流反应 12小时。 反 应结束, 用二氯甲烷 /水萃取, 无水硫酸镁干燥 2小时, 柱层分析法分离提纯, 获得橙色晶体 9.83 (s, 1H), 7.69 - 7.61 (m, 3H), 7.52 (t, J = 7.4 Hz, 1H), 7.37 (dd, J = 12.0, 7.3 Hz, 2H), 7.29 (s, 2H), 7.22 (d, J = 3.9 Hz, 1H), 7.11 (d, J = 2.3 Hz, 1H), 7.01 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 6.89 (dd, J = 26.7, 17.9 Hz, 1H), 6.05 (dd, J = 72.8, 8.7 Hz, 2H). 13 C NMR (126 MHz, CDC1 3 ) 6 182.77, 141.71, 137.76, 134.49, 131.35, 131.21, 129.83, 129.16, 128.91, 127.18, 125.52, 125.27, 123.21, 123.19, 117.27, 116.17, 116.09, 115.96. d) 合成 2 - ( (5 - ( 10 -苯基 -10H-吩嗟嗪 -3 -基) 嗟吩 -2 -基) 亚甲基) -1H-WM,3 (2H) -二 酮 (PTI): 将化合物 4 ( 170mg, 0.45mmol), 1.3 -菌二酮 (72.5mg, 0.5mmol)和对甲苯磺酸

(5.17mg, 0.03mmol) 加入两颈瓶中, 氮气-抽气-氮气循环 3次 (每次 10分钟)。 然后注入 20mL 甲苯, 加热回流 24小时。 反应结束冷却至室温。 柱层分析法分离提纯, 获得紫色固体 (50mg), 产率为 22%。 0 NMR (500 MHz, CDCI3) 6 7.93 (s, 2H), 7.89 (s, 2H), 7.76 - 7.73 (m, 2H), 7.64 (dd, J = 10.9, 4.6 Hz, 2H), 7.53 (dd, J = 10.7, 4.3 Hz, 1H), 7.41 - 7.36 (m, 3H), 7.27 (s, 1H), 7.21 - 7.18 (m, 1H), 7.00 (dd, J = 10.3, 6.5 Hz, 1H), 6.90 - 6.78 (m, 2H), 6.13 (d, J = 7.4 Hz, 2H). 13 C NMR (126 MHz, CDC1 3 ) 6 190.55, 189.86, 143.89, 142.13, 140.59, 136.43 - 134.91, 134.97 - 134.91, 134.85, 131.30, 129.78, 129.17, 128.94, 127.08, 125.49, 123.91, 123.62, 122.96, 117.31, 116.27, 115.99. HRMS (m/z):513.0851. 实施例 2一种具有聚集诱导发光性能的单线态氧型光 剂材料 (单线态氧光敏剂, 实施 例 2中标记为 PI) 的制备

a) 中间体 10-苯基 -10H-吩日塞嗪 ( 1 ) 的合成步骤与实施例 1相同。 b) 合成化合物 10-苯基 -10H-吩 n塞嗪 -3 -醛 (2): 在 0 °C下, 往 100 mL的干燥圆底烧瓶中 加入超干的 N,N-二甲基甲酰胺溶剂 (2.8 mL) 和 1,2 -二氯乙烷 (5 mL), 搅拌十分钟后, 往 混合物中逐滴注入三氯氧磷 (2.1 mL)o然后在 30 min内滴加溶于 5 mL的 1,2 -二氯乙烷溶液 的 10-苯基 -10H-吩日塞嗪 ( 1 g , 3.6 mmol), 加热至 90 °C, 持续反应 12 h。 停止反应后冷却至 室温, 然后将混合物倒入 100 mL的冰水中, 并用饱和 NaHCO 3 溶液中和至 pH为 7.0, 用二 氯甲烷 /水的混合液 (所述二氯甲烷与水的体积比为 1/1 ) 萃取, 无水硫酸镁干燥 2小时, 柱 层分析法分离提纯,得到金黄色固体 0.6 9.62 (s, 1H), 7.58 (t, 2H), 7.49 (t, 1H), 7.40 (d, 1H), 7.32 (m, 2H), 7.21 (m, 1H), 6.9 (m, 1H), 6.76 (m, 1H), 6.05 (d, 1H), 6.03 (d, 1H)。 c) 合成化合物 2-((10-苯基 )-10H-吩 n塞嗪 -3 -基)甲基 -1,3茸二酮 (PI) : 在 100 mL的两口 瓶中加入 10-苯基 -10H-吩嗟嗪 -3 -醛 (0.46g, 1.5 mmol)与 1,3 -菌二酮 (0.33g, 2.25 mmol) , 然 后加入浓度为 10wt%四甲基氢氧化铉溶液 0.5 mL以及无水乙醇 40 mL,加热至 90 °C反应 12 小时,反应结束,柱层分析法分离提纯,得到 紫红色化合物 (0.3 g) ,产率为 46%。 g NMR (500 MHz, CDC1 3 ), 8.38 (s, 1H), 7.98 (m, 2H), 7.94 (d, 1H), 7.77 (d, 2H), 7.75 (m, 2H), 7.67 (t, 1H), 7.38 (d, 2H), 7.00 (d, 1H), 6.83 (d, 2H), 6.11 (m, 2H)。 13 C NMR (126 MHz, CDC1 3 ) 6 191.04, 189.62, 159.58, 145.46, 142.55, 140.14, 135.55, 135.12, 134.87, 132.34, 131.34, 130.83, 129.27, 127.13, 126.83, 123.89, 123.12, 123.09, 116.66, 115.25. HRMS (m/z):431.1023. 实施例 3基于吩 n塞嗪类光敏剂 (Pi和 PTI) 对脂滴的特异靶向性 将 MCF-7细胞培养 24小时后,先将细胞用油酸孵育 1小时, 随后分别加入 10|iM PI和 PTI 孵育细胞 6 h,然后去掉原培养基并用 PBS洗两遍,加入含有脂滴染料 BodipyC终浓度 2 piM) 的新鲜培养基继续孵育 20-30 min, 洗涤并更换新鲜培养基后进行共聚焦显微镜成 像表征。 图 la和图 lb为实施例 1制备的 PTI和实施例 2制备的 PI分别与细胞孵育 6h后,分别与脂 滴染料 BODIPY进行细胞脂滴染色效果图。 图 1c和图 Id为实施例 1制备的 PTI和实施例 2制备的 PI分别与细胞孵育 6h后,分别与脂滴染料 BODIPY进行细胞脂滴共染染色的共染 指数强度图。 从结果 (图 la、 图 lb、 图 1c及图 lc) 可以看出, 当培养时间达到 6 h后, PI对脂滴的共定位系数为 94%; PTI对脂滴的共定位系数为 79%。 图 la、 图 lb、 图 lc及 图 lc中, [PL PTI] = 10 |iM, Ex = 543 nm, Em = 630 - 720 nm, Laser 2%; [BODIPY] =2 |1M, Ex = 488 nm, Em = 500 - 550 nm. Scale bar=20 u m。 实施例 4基于吩 n塞嗪类单线态氧型光敏剂 (Pi和 PTI) 的活性氧测试及毒性评估 图 2a为使用 H2DCF-DA探针评估光敏剂 (PI或 PTI) 总的 ROS产生效率结果图。 在 白光照射下, PTI中 H2DCF-DA的荧光强度迅速增加到近 80倍, 远大于 PI的 30倍, 表明 PTI和 PI分子都具有强的活性氧产生效率, 并且 PTI的 ROS生成效率比 PI高。 以 PTI为 例,图 2b为通过采用单线态氧探针 (ABDA)来评估光敏剂产生的活性氧种类为单线态 氧。 在光照下, 与纯 ABDA无光照和纯 ABDA光照组相比, 加入光敏剂 PI和 PTI后, 光照下 ABDA 位于 320-420 nm处的紫外吸收逐渐减弱, 证明了单线态氧的产生。 以 MCF-7乳腺癌细胞为模型, 本发明研究了光敏剂的毒性。 将 MCF-7乳腺癌细胞铺在 96孔板中培养 24小时后,先与不同浓度 PTI的 PBS溶液 (浓 度分别为 0|iM, 2|iM, 4|iM, 6|1M, 8|1M, 10|iM)作用 20分钟后,加入 100 |1L DMEM ( 10% 胎牛血清) 培养基培养 24小时后, 之后去除上清液, 加入 100皿的 CCK-8培养 2小时, 酶标仪检测 OD值。 图 2c为 PTI对 MCF-7乳腺癌细胞的毒性评估结果图, PTI几乎对细胞 不具备生物暗毒性, 表现出良好的生物兼容性。 然后研究 PTI的光毒性, 将细胞 96孔板经 过白光 (50 mW cm' 2 )照射 10分钟后培养 12小时,之后去除上清液,加入 100 |1L的 CCK-8 培养 2小时, 酶标仪检测 OD值。 在相同条件下, PTI对 MCF-7乳腺癌细胞的杀伤作用明 显优于 PI, 50 %杀伤作用的临界值分别为 3|1M和 7|iMo PTI分子的细胞存活率较低, 光毒 性较强, 与上述 ROS产生能力的实验结果一致(图 2b) o 图 2a中的 H2DCF-DA代表纯 H2DCF-DA 不加光照组、 PI+H2DCF-DA代表 PI+H2DCF-DA不加光照组、 PTI+H2DCF-DA 代表 PTI+H2DCF-DA 不加光照组 PI+H2DCF-DA+L 代表 PI+H2DCF-DA 加光照组、 PTI+H2DCF-DA+L代表 PTI+H2DCF-DA加光照组。 实施例 5基于吩 n塞嗪类光敏剂 (Pi和 PTI) 的光动力治疗机理评估 图 3a为 PI和 PTI对 MCF-7乳腺癌细胞进行光动力疗法后的 GPx4的 Western Blot检测 结果图; 图 3b为 PDT处理后对 MCF-7乳腺癌细胞进行 TEM成像图。

GSH耗竭和 GPx4失活是反映细胞铁死亡的两个关键指标, 细胞中脂质过氧化物( LPOs) 含量的影响。 在基于光敏剂的 PDT(光动力疗法) 下, MCF-7乳腺癌细胞中 GSH的含量会 下降并耗尽,然后导致 GPx酶系统失活,尤其是 GPx4的表达(参照图 3a)。这些结果表明, 氧化应激的平衡被谷胱甘肽耗竭所破坏, GPx4的失活增加了 LPOs含量的积累, 为铁死亡的 发生奠定了物质基础。 铁死亡的发生还可以通过线粒体的变化来简介 证明, 图 3b为 MCF-7细胞的 TEM成像, 正常细胞中的线粒体形态具有明显的崎结构( 图 3b中的黑色圆圈),而经光敏剂的 PDT后, 线粒体中崎结构明显消失 (图 3b中的正方形方框),这表明大多数癌细胞都 历了铁死亡。 上述光动力治疗机理评估实验参照文献 (Abrams, R. P.; Carroll, W. L.; Woerpel, K. A. Five-Membered Ring Peroxide Selectively Initiates Ferroptosis in Cancer Cells. ACS Chemical Biology2016, 11(5), 1305-1312. https://doi.org/10.1021/acschembio.5b00900.) 中介绍的方法进 行。图 3a中的 DMS0+L代表加 DMS0 和光照组、 PI代表只加 PI组, PTI代表只加 PTI组、 PI+L代表加了 PI和光照组、 PTI+L代表加 PTI和光照组。 实施例 6基于光敏剂 PTI的 MCFCNPs纳米粒子的制作和表征 以 MCF-7乳腺癌细胞为模型,首先本发明提取了 MCF-7乳腺癌细胞的细胞膜。为了准备 足够的细胞膜,本发明使用 100 mm 2 培养皿在 37。(2和 5%CO 2 的条件下培养细胞, 然后用细 胞刮刀分离细胞。接下来, 将分离的细胞在 4°C下以 500g离心 10分钟, 除去上清液, 在 4°C 下加入预冷的均质缓冲液重悬细胞。 然后使用手持式组织破碎机在冰上重复压碎细 胞 20-30 次。 通过在 4°C和 500g下离心 10分钟, 将收集的细胞重悬于预冷的均质缓冲液中并再 次破 碎, 重复上述操作直到在显微镜下找不到完整的细 胞为止。 将收集的上清液添加到浓度梯度 的葡萄糖生理盐水溶液 (30% , 40% , 55%) 中, 并在 4。(2下以 28000 g超速离心 60分钟。 最后, 细胞膜位于 30%和 40%界面的交点处, 收集上清液, 并在冻干机中过夜冻干 (12小 时) , 最终得到细胞膜囊泡。 之后 , 本发明利用得到的细胞膜囊泡制作细胞膜包覆 光敏剂 PTI 的纳米粒子 (标记为 MCFCNPs ) o 首先将聚乳酸羟基乙酸共聚物 PLGA(0.5mg)和 PTI(2.0mg)分别溶于乙腊 (1.5mL)中,然后在 5分钟内均匀混合。在水浴中进行超声处理。 MCF-7细胞膜(0.5mg) 溶于超纯水 (2.0mL) 中, 并用探针型超声细胞破碎仪(20%功率, 工作 3s, 间隔 Is) 超声 振动 2分钟, 然后用水浴超声 (功率 100% , 80Hz) 5分钟得到 MCF-7乳腺癌细胞膜溶液。 将 PTI和 PLGA的混合物分散在超纯水中,并在水浴中超 (功率 100% , 80 HZ) 10分钟。 乙腊蒸发后, 将其在冻干机中冷冻干燥。 通过在 4200g下于 4°C离心 lOmin, 除去沉淀并保 留上清液, 过滤后得到深红色 PLGAcore纳米颗粒。最后, 在搅拌下将 MCF-7细胞膜溶液逐 滴加入 PLGAcore溶液(10 |iM) 中。超声浴 5分钟后, 几乎所有 PLGAcore都被包被在细胞 膜上, 浓缩后 MCFCNPs的浓度为 Img / mL。 之后, 本发明对 MCFCNPs进行一系列的表征。 首先 TEM显示, MCFCNPs的核表面覆 盖有灰色薄膜状结构, 形成明显的核-壳结构 (图 4a) o 此外, 表面 MCFCNPs的 EpCAM, N-cadherin和 Galectin-3 的含量与 MCF-7细胞膜囊泡蛋白的含量没有显着差异, 这证明了 NPs的制备是成功的 (图 4 b) o 这些蛋白质赋予 MCFCNPs仿生功能, 这是同源靶向的先 决条件,并增加了肿瘤内富集。等温滴定热法 (ITC)表征表明,静电吸附相互作用是使 MCF-7 细胞膜囊泡与 PLGAcore连接的主要驱动力(图 4c)。图 4b中 a代表 MCF-7细胞裂解物; b 代表 MCF-7细胞膜囊泡; c代表 MCFCNP; Na + K + ATPase^ EpCAM、 N-cadherin及 Galectin-3 分别表示细胞膜上的不同种蛋白质。 实施例 7MCFCNPS纳米粒子同源靶向能力的表征 本发明进行了 MCFCNP s纳米粒子同源靶向选择性实验。 首先, 将 MCF-7乳腺癌细胞分 别与 PLGAcore和 MCFCNPs纳米颗粒一起孵育。 如图 5a所示, 流式细胞仪分析发现, 与对 照组和 PLGAcore组相比, MCFCNPs孵育细胞的荧光强度明显更高。 因此, MCFCNP比裸 PLGAcore更容易被细胞识别和摄取。 此外, 共聚焦成像实验表明, 细胞摄取的 MCFCNPs 和 PPLGAcore的数量存在显着差异。通过将细胞与 MCFCNPs孵育获得的荧光信号显着高于 PLGAcore的荧光信号。 然后本发明将 MCFCNP纳米颗粒与不同的细胞(Hela细胞, 4T1细 胞, T24细胞, MCF-7乳腺癌细胞) 一起孵育, 发现同源的 MCF-7乳腺癌细胞吸收的纳米 颗粒最多, 并具有最强的荧光信号 (图 5b所示) , 这进一步证实 MCFCNP与同源 MCF-7 乳腺癌细胞具有出色的特异性结合能力, 因此表明 MCFCNP赋予光敏剂 PTI同源靶向性, 并促进了同源肿瘤细胞对 PTI的摄取。 实施例 8 MCFCNPs纳米粒子的肿瘤光毒性评估 图 6a为使用 H2DCF-DA探针评估其总的 ROS 产生效率。 与裸露的 PTI组相比, MCFCNPs 纳米粒子可以明显观察到 ROS的增加, 这表明同源靶向策略不仅赋予光敏剂优 异的靶向能力, 而且还提高了 ROS的产生效率以增强 PDT的治疗效果。 以 MCF-7乳腺癌 细胞为模型,本发明研究了两种纳米粒子的光 毒性,将细胞 96孔板经过白光 (50 mW cm' 2 ) 照射 10分钟后培养 12小时,之后去除上清液,加入 lOOpL的 CCK-8培养 2小时, 酶标仪 检测 OD值。在相同条件下, MCFCNPs和 PLGA core都具有很强的光毒性, 并且通过比较 MCFCNPs 和纯 PTI的 PDT效率, 当 MCF-7乳腺癌细胞活力下降 50%时 MCFNPs的浓度 低至 1.9|1M, 低于裸的 PTI (IC50 = 3|1M) , 这反映了通过用 MCF-7乳腺癌细胞膜包覆的 策略不仅可以改善的光敏剂的生物相容性还可 以增强光动力疗法的效果 (图 6b) o以 MCF-7 乳腺癌细胞为模型, 将其种植在小鼠皮下建立肿瘤动物模型。 当小鼠皮下肿瘤体积大小为 50 mn?后, 开始对 MCFCNP s纳米粒子进行小鼠肿瘤光动力治疗效果评估 接着本发明用 MCFCNPs 作为光敏剂,对 MCF-7乳腺癌荷瘤裸鼠体表实体瘤进行了光动力 疗。 MCFCNPs 浓度为 I mg/mL, 尾静脉注射剂量为 200口7只, 瘤内注射剂量为 30口7只; 尾静脉注射每 24小时注射一次, 共注射三次, 剂量依次递减 50 nL; 瘤内注射每次递减 10 nL; 每次给药 后进行肿瘤部位的白光治疗 (200 mW cm' 2 ) 15分钟, 总共进行三次白光治疗。 治疗周期结 束后, 每两天记录小鼠肿瘤体积变化。 从图 6c可以看出, 未经过光动力治疗的小鼠对照组 的肿瘤增殖迅速, 而经过光动力治疗后, 可以有效地抑制肿瘤的生长, 说明 MCFCNPs纳 米粒子在活体肿瘤治疗中仍然具有 良好的效果。 此外, 与单一药物注射相比, 瘤内注射和 尾静脉注射 药物的协同治疗显示 出更高的治疗效果。 图 6a 中的 H2DCFH-DA 代表纯 H2DCFH-DA 不加光照组、 MCFCNPs+H2DCFH-DA 代表 MCFCNPs+H2DCFH-DA 不加光 照组、 PTI+H2DCFH-DA+L代表 PTI+H2DCFH-DA加光照组、 MCFCNPs+H2DCFH-DA+L 代表 MCFCNPS+H2DCFH-DA 加光照组;图 6c中的 NC组代表不经任何治疗的小鼠、 PBS+L 组代表注射了 PBS后经光照治疗、 MCFCNPs— L代表注射了 MCFCNPs未经光照治疗、 Tumoral injection + L代表瘤内注射 MCFCNPs并光照治疗、 Intravenous injection + L代表静 脉注射 MCFCNPs 并光照治疗、 Combination injection + L代表联合瘤内注射和静脉注射 MCFCNPs 并光照治疗。 以上实施例仅为本发明较优的实施方式, 仅用于解释本发明, 而非限制本发明, 本领 域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作 的改变、 替换、 修饰等均应属于本发明的保护 范围。