基于AIE效应的诊疗试剂的合成与体外抗肿瘤活性

发布时间：2020-07-28 10:25

【摘要】：癌症已经成为影响人类生命健康的主要疾病之一,其治疗方式主要有手术、化疗、放疗和光动力学治疗(PDT)等。手术在很多情况下并不能将肿瘤细胞全部清除,化疗和放疗缺乏选择性,导致严重的毒副作用。PDT是利用光敏剂(PS)在光照下产生活性氧(ROS)并诱导肿瘤细胞凋亡的一种治疗方法。目前,临床上常用的PS(如卟啉衍生物)由于存在聚集引起的淬灭(ACQ)效应,使其在水介质中产生单线态氧(~1O_2)的能力低,严重限制了PDT效果。聚集诱导发光材料(AIEgens)是一类在稀溶液中呈弱或非发射状态,但在聚集或固态中发射出强荧光的材料。AIEgens受激后,可将能量转移给相邻的三线态氧(~3O_2)产生有细胞毒性的~1O_2。因此,AIEgens可作为PDT试剂,也可解决传统光敏剂在水介质中ROS产生效率低问题,在PDT领域具有极高的研究价值。因AIEgens在PDT过程中产生ROS的同时,还会不断地消耗细胞内的氧气,势必造成肿瘤细胞内产生更加乏氧的微环境,若同时利用此乏氧微环境以激活化疗前药,则可降低化疗药物对正常细胞的毒副作用,进而达到联合治疗的目的。为实现最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)分布的分离,提高AIEgens产生ROS的效率,以四苯乙烯(TPE)为AIE母体,以甲氧基作为电子供体,以氰基和硝基作为电子受体,并利用乳糖(LAC)修饰增加生物相容性,设计合成了一种基于AIE效应的PS(LAC-TPE-DB-NO_2)。在此基础上,为了利用PDT过程导致的极度乏氧微环境实现化疗药物吉西他滨(GMC)在肿瘤区域的特异性释放,将具有红色荧光发射的PS(TPE-DB-NO_2)通过缩合反应与活性药物GMC共价偶联,同时4-硝基苄基可作为乏氧响应基团,合成了一种基于AIE效应的联合诊疗试剂GMC-TPE-DB-NO_2。采用NMR、HRMS和SEM等手段对LAC-TPE-DB-NO_2和GMC-TPE-DB-NO_2进行表征;采用紫外可见分光光度法、共聚焦荧光显微镜对其稳定性、ROS产生效率进行测定;采用MTT法和活死细胞双染法探究其对HeLa及BRL-3A细胞活力的影响;采用流式细胞分析法测定其诱导HeLa细胞凋亡的情况;采用共聚焦荧光显微镜研究HeLa细胞对其摄取情况。结果表明,LAC-TPE-DB-NO_2和GMC-TPE-DB-NO_2在水介质中自组装形成的纳米粒子的粒径约100 nm,并且能在生理条件下稳定存在;其产生ROS的效率要远远高于孟加拉玫瑰红;其在HeLa细胞中的荧光强度随孵育时间的增加而增强;LAC-TPE-DB-NO_2对肿瘤细胞的毒性具有剂量和光照时间依赖性,光照7 min时,HeLa细胞的存活率为11.7%;在黑暗条件下GMC-TPE-DB-NO_2对细胞不具有毒性,在乏氧光照条件下,GMC-TPE-DB-NO_2对HeLa细胞表现出最大的抑制作用,孵育48 h后细胞存活率为37.0%,且有51.1%的细胞发生凋亡,表明GMC-TPE-DB-NO_2以凋亡的方式抑制肿瘤细胞增殖。本文所设计的LAC-TPE-DB-NO_2具有诊断和治疗的双重功能,能够高效的产生ROS诱导细胞凋亡;GMC-TPE-DB-NO_2具有乏氧激活特性,降低了GMC对正常细胞的毒副作用,PDT和化疗的联合实现了对肿瘤细胞的最大抑制作用,为肿瘤的联合治疗提供了一种新的思路。
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R914;R96
【图文】：

现象及基于 AIE 效应的诊疗机制，唐本忠报道了一种特殊的噻咯衍生物发光材料，该材料可以增强的荧光，并首次提出了 AIE 的概念[18]。这种现象打破了人励人们用机械的方法来解释这个不寻常的现象。简而言之，AI呈弱发射或非发射状态，但在聚集态和固态中发出特别强荧光动的限制（RIM），包括分子内旋转的限制（RIR）和分子内振动的释 AIE 现象的主要机制。当 AIEgens 溶解在溶液中时，分子内的主要途径，从而导致非辐射途径的衰减。当 AIEgens 聚集后量的散失途径从非辐射衰减转化为了辐射衰减。越来越多的证 AIE 现象的一个有利论点[19]。与传统的有机染料相比，AIEgen率，在聚集态和固态下具有优异的光稳定性，是作为荧光成像选。

耗掉激发态的能量：（1）从 S1到 S0的辐射跃迁会导致荧光的像以及成像指导的治疗。（2）在 S1到 S0的非辐射跃迁过程中热能，能被直接用于光热治疗（PTT），同时，热的产生会导致可发射出用于光声成像（PAI）的宽带超声波。（3）当单重态-会发生从单重态（S1）到激发三重态（T1）的系间窜越（ISC） T1到 S0的辐射衰减会产生磷光。因为在量子力学中，由于三在量子力学中是动力学上不利的，因此 T1的寿命通常很长，于超灵敏的体内长余辉成像（即停止照射后再采集信号）。（4能量转移与相邻的三线态氧（3O2）相互作用以产生高反应性的单种生物物种反应（例如脂类和蛋白质）使其生物学功能失活。另转移到周围的细胞成分，导致自由基和活性氧（ROS）的形成活性物质能够引起细胞的严重损伤，因此可实现针对肿瘤的 P

Tang 等[32]设计了一种 AIE 探针 AIE-LysoY（图1-3），AIE-LysoY 能够特异性地积累在细胞的溶酶体中并形成纳米聚集体，分子内氢键的形成及 N-N 键的自由旋转被抑制，AIE-LysoY 的亮黄色荧光得到恢复，可进一步对溶酶体进行成像。自噬过程中溶酶体数量增加，与自噬体融合形成自噬溶酶体。用 AIE-LysoY 染色的细胞经雷帕霉素诱导自噬后，随着诱导时间的增加，黄色荧光点的数量也随之增加，说明 AIE-LysoY 不仅能够特异性靶向溶酶体，还能追踪溶酶体参与的自噬过程。因 AIE-LysoY 具有较强的光稳定性，能够监测到长达 60 min 的自噬过程。即使在雷帕霉素处理之前洗掉过量的 AIE-LysoY

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本文编号：2772750