可见/近红外吸收有机染料用于上转换光诱导释放和生物正交标记
发布时间：2021-09-05 15:50
随着生物化学领域科技的不断发展,如何更好的治疗癌症成为科研工作者们所关心的问题。光既可作为触发诱导手段释放药物等活性物质,用于治疗等方面的应用,也可以作为治疗方式,其中光动力治疗方案自被提出以来,由于其相比于传统的肿瘤治疗手段具有显著的优势,例如通过分子结构的设计,能够将光敏材料靶向肿瘤组织,或者通过光照时长来控制治疗的进度等,故而受到人们广泛的关注。但是光动力疗法对氧气的依赖度极高,而肿瘤内部乏氧的环境会大大限制其治疗的效果,同时大多数肿瘤都生存在生物体内部,所以光疗时对于光源的穿透深度有较高的要求。因此如何利用肿瘤内部的乏氧环境,在进行光动力治疗的同时也能够提升治疗效果成为亟需解决的问题。而如何在不影响生物体正常生理功能的条件下,敏化材料能够准确靶向目标,同时可以被近红外光源激发,也是肿瘤治疗过程中所需要解决的问题。对于以上问题开展的主要研究内容如下:（1）对于传统光动力治疗过程中的乏氧问题,大多数分子改良方案都是设计携带氧气或能够内部释放氧气的基团,从而提高治疗效果。但是这无法从根本上解决乏氧的问题,我们通过设计并合成Ru（bpy）3和DNCP衍生物（DNCP-F,DNCP-Me...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）溶液中配合物结构变化;（b）紫外吸收光谱变化；（c）交替进行暗/光照射实验[49]
南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第一章绪论4图1.2（a）溶液中配合物结构变化;（b）紫外吸收光谱变化；（c）交替进行暗/光照射实验[49]（2）I型和II型光诱导过程对细胞产生损伤的机制超氧阴离子和单线态氧都可以与生物分子发生反应，例如会破坏脂质、蛋白质和核酸等生物分子，因此具有细胞毒性[45]。然而I型光诱导过程中产生的超氧阴离子不会直接对生物分子造成损伤，而是会与氢离子反应生成过氧化氢，如图1.3所示，过氧化氢会在二价铁离子的催化下发生Fenton反应从而生成羟基自由基，此外，超氧阴离子会与过氧化氢通过Harber-Weiss反应也会形成羟基自由基[50]。羟基自由基非常的活泼，容易与生物大分子上的双键发生加成反应，会引发链反应发生，例如羟基自由基会与脂肪酸发生反应，会引发脂质过氧化的链反应，最终导致细胞膜损伤[43,50]。大多数光敏剂是通过II型光诱导过程产生细胞毒性，其产生的单线态氧可以导致脂质过氧化，并使细胞膜破裂。单线态氧也可以与氨基酸发生反应，从而损伤蛋白质[43]。单线态氧具有非常高的反应活性，它的寿命大约为40ns，作用半径约为20nm[51,52]。由于单线态氧的作用半径较小，且可以通过光照来调控，所以光动力治疗具有特异性和可控性[43]。图1.3Ⅰ型光诱导过程中的反应[50]（3）光诱导细胞死亡的三种机制目前，光诱导细胞死亡的途径主要有三种：细胞坏死、凋亡和自噬[53]。光动力治疗可以
南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第一章绪论8图1.6一氧化碳和一氧化碳释放分子在生物体内的潜在作用机理[31](HIF1α：缺氧诱导因-1α；IL10：白介素-10；iNOS：诱导型一氧化氮合成酶；PPARγ：过氧化物酶体增殖物激活受体-γ；ROS：活性氧；TNF：肿瘤坏死因子)（1）一氧化碳内源性的产生及主要作用1968年，Tenhunen和Schmidt发现了血红素加氧酶（HemeOxygenase，HO）的主要功能是催化血红素分解，通过分解反应从而产生内源性一氧化碳，内源性产生的一氧化碳对生物体维持正常生理功能有很重要的影响[95]。血红素加氧酶被激活的主要因素及途径如图1.7所示，通过一系列的联级反应最终激活血红素加氧酶，其中重金属元素、细胞内活性氧的增加和细胞因子等因素都会诱导激活血红素加氧酶[96]。血红素加氧酶主要存在于哺乳动物的细胞中，并且分为氧应激诱导型（HO1）和组合型（HO2）两种，其中氧应激诱导型的血红素加氧酶在所有的细胞中均可发挥诱导作用，担当着促进一氧化碳的产生等重要角色，而组合型血红素加氧酶主要在脉管系统和睾丸中表达，很少在其他场所发挥效应[97]。如图1.8所示，两种类型的血红素加氧酶均参与血红素转化为胆绿素的过程，并且控制其反应速率，同时四吡咯环中的铁离子和一氧化碳会被释放出来，然后胆绿素迅速被胆绿素还原酶转换为胆红素，进一步的与铁离子合成铁蛋白，血红素加氧酶在其中担当着重要的催化作用[31]。释放出的一氧化碳对包含铁离子的靶标具有很强的亲和力和扩散率，并会与细胞中和血液中的血红蛋白相结合，最终通过肺部呼吸排出一氧化碳。普遍观点都认为一氧化碳是一种有毒气体，特别对于依靠氧气运输和线粒体呼吸的哺乳动物会造成难以恢复的伤害，但是内源性一氧化碳在生物体内有着非常重要的生理作用，同?
本文编号：3385633
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）溶液中配合物结构变化;（b）紫外吸收光谱变化；（c）交替进行暗/光照射实验[49]
南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第一章绪论4图1.2（a）溶液中配合物结构变化;（b）紫外吸收光谱变化；（c）交替进行暗/光照射实验[49]（2）I型和II型光诱导过程对细胞产生损伤的机制超氧阴离子和单线态氧都可以与生物分子发生反应，例如会破坏脂质、蛋白质和核酸等生物分子，因此具有细胞毒性[45]。然而I型光诱导过程中产生的超氧阴离子不会直接对生物分子造成损伤，而是会与氢离子反应生成过氧化氢，如图1.3所示，过氧化氢会在二价铁离子的催化下发生Fenton反应从而生成羟基自由基，此外，超氧阴离子会与过氧化氢通过Harber-Weiss反应也会形成羟基自由基[50]。羟基自由基非常的活泼，容易与生物大分子上的双键发生加成反应，会引发链反应发生，例如羟基自由基会与脂肪酸发生反应，会引发脂质过氧化的链反应，最终导致细胞膜损伤[43,50]。大多数光敏剂是通过II型光诱导过程产生细胞毒性，其产生的单线态氧可以导致脂质过氧化，并使细胞膜破裂。单线态氧也可以与氨基酸发生反应，从而损伤蛋白质[43]。单线态氧具有非常高的反应活性，它的寿命大约为40ns，作用半径约为20nm[51,52]。由于单线态氧的作用半径较小，且可以通过光照来调控，所以光动力治疗具有特异性和可控性[43]。图1.3Ⅰ型光诱导过程中的反应[50]（3）光诱导细胞死亡的三种机制目前，光诱导细胞死亡的途径主要有三种：细胞坏死、凋亡和自噬[53]。光动力治疗可以
南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第一章绪论8图1.6一氧化碳和一氧化碳释放分子在生物体内的潜在作用机理[31](HIF1α：缺氧诱导因-1α；IL10：白介素-10；iNOS：诱导型一氧化氮合成酶；PPARγ：过氧化物酶体增殖物激活受体-γ；ROS：活性氧；TNF：肿瘤坏死因子)（1）一氧化碳内源性的产生及主要作用1968年，Tenhunen和Schmidt发现了血红素加氧酶（HemeOxygenase，HO）的主要功能是催化血红素分解，通过分解反应从而产生内源性一氧化碳，内源性产生的一氧化碳对生物体维持正常生理功能有很重要的影响[95]。血红素加氧酶被激活的主要因素及途径如图1.7所示，通过一系列的联级反应最终激活血红素加氧酶，其中重金属元素、细胞内活性氧的增加和细胞因子等因素都会诱导激活血红素加氧酶[96]。血红素加氧酶主要存在于哺乳动物的细胞中，并且分为氧应激诱导型（HO1）和组合型（HO2）两种，其中氧应激诱导型的血红素加氧酶在所有的细胞中均可发挥诱导作用，担当着促进一氧化碳的产生等重要角色，而组合型血红素加氧酶主要在脉管系统和睾丸中表达，很少在其他场所发挥效应[97]。如图1.8所示，两种类型的血红素加氧酶均参与血红素转化为胆绿素的过程，并且控制其反应速率，同时四吡咯环中的铁离子和一氧化碳会被释放出来，然后胆绿素迅速被胆绿素还原酶转换为胆红素，进一步的与铁离子合成铁蛋白，血红素加氧酶在其中担当着重要的催化作用[31]。释放出的一氧化碳对包含铁离子的靶标具有很强的亲和力和扩散率，并会与细胞中和血液中的血红蛋白相结合，最终通过肺部呼吸排出一氧化碳。普遍观点都认为一氧化碳是一种有毒气体，特别对于依靠氧气运输和线粒体呼吸的哺乳动物会造成难以恢复的伤害，但是内源性一氧化碳在生物体内有着非常重要的生理作用，同?
本文编号：3385633
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