近红外吸收金属有机大环的设计、合成及其生物应用研究

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癌症是人类生命和健康的最大威胁之一。传统的癌症治疗方法主要有放疗、化疗和手术,但大都存在着诸多弊端,如肿瘤耐药性差、对正常组织损伤大、药物靶向性低等,这使得对癌症治疗的研究变得紧迫而重要。相比传统的癌症治疗方法,以光动力治疗(PDT)和光热治疗(PTT)为代表的光疗法,由于具有良好的抗肿瘤功效和低副作用而引起了人们的广泛关注,作为一种重要的癌症治疗方法已经在临床研究中得到了应用,成为癌症治疗领域新的研究方向。尤其是,PDT和PTT的协同疗法具有更加广阔的应用前景。金属有机大环具有很多优异特性,如尺寸易调节、结构美观、设计灵活等,可应用于生物医学、催化、传感和分子识别等领域。目前已经报道了一些金属有机大环作为光动力治疗的光敏剂,但由于其较差的近红外吸收和稳定性,在生物体内的应用受到了限制。因此,设计和开发具有高稳定性和强近红外吸收的金属有机大环至关重要。铂炔基元作为一类重要的金属有机配位单元,具有独特的线性结构、优异的光物理性质和较高的稳定性,在功能材料领域被广泛应用。在本论文中,我们以氮杂二吡咯亚甲基硼化合物(aza-BODIPY)和Pt(II)配合物作为组成单元,设计和开发了一系列基于铂炔配位结构的具有高效光动力和光热治疗效果的新型金属有机大环。首先,我们通过铂炔配位设计并合成了咔唑和二甲氨基功能化的两种金属有机大环分子M1和M2。它们具有平面三角形结构,在波长700-800 nm区域表现出较强的吸收和优异的光稳定性。进一步,我们使用两亲性聚合物(DSPE-m PEG5000)包覆金属有机大环分子,得到了生物相容性和水溶性良好的纳米粒子M1-NPs和M2-NPs。由于Pt原子的引入,纳米粒子的光热转换效率和单线态氧(1O2)产率有了显著提高。体外实验表明,这两种纳米粒子均具有较低的细胞暗毒性和良好的PDT/PTT效果。我们将M1-NPs用于小鼠肿瘤治疗实验,有效的消除了小鼠肿瘤,实现了生物体内高效的PDT/PTT协同治疗。其次,我们利用aza-BODIPY的不同配位位点,设计并合成了两种基于铂炔配位结构的新型金属有机大环分子M3和M4。它们同样在近红外区域表现出较强的吸收和优异的光稳定性。纳米粒子M3-NPs和M4-NPs由两亲性聚合物(DSPE-m PEG5000)分别包覆M3和M4制备得到,其具有良好的水溶性、稳定性和生物相容性。体外实验表明,这两种纳米粒子均具有增强的PDT/PTT效果和较低的细胞暗毒性。
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