一种不对称近红外菁染料及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种不对称近红外菁染料及其制备方法与应用，属于生物医用材料技 术领域。
【背景技术】
[0002] 光热治疗是近年来发展的一种微创肿瘤治疗技术，运种治疗方法是利用特殊的光 热治疗剂对近红外光的吸收，并将吸收的光能转化为热量，使肿瘤部位溫度升高，从而诱导 细胞调亡或对细胞产生直接致死效应的一种治疗方法。与传统手术治疗方法相比，大大降 低了全身系统毒性，被看作是非常有潜力的肿瘤治疗技术之一。与传统的技术相比，该技术 还具有过程简便、恢复快、并发症少、住院时间短等潜在优势。光热治疗的核屯、是光热试剂 运一介质，研究者发现很多材料在近红外有很好的吸收，并且能很好的将近红外光的能量 转变为热能。其光热原理是:材料吸收光子后，一部分能量W光子的形式释放出去，一部分 则转变为材料自身的热能，W热量的形式释放出去。
[0003] 目前报道的光热治疗剂主要为无机材料如纳米金、石墨締、碳纳米管等，还有一些 有机高聚物，但是都存在着在体内不可降解的问题。具有高巧光量子产量的小分子有机巧 光染料在过去的几十年里被广泛用于巧光标记探针用于成像研究当中，因此有必要对有机 巧光染料进行光热治疗方面的研究。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种不对称近红外菁染料及其制备方法与应用，所提供的不 对称近红外染料具有强的近红外吸收，低的巧光量子产率，较高的光热转换效率，经过BSA 包裹制备成纳米颗粒，提高了水溶性及其在活体内的保留时间，有望用于肿瘤光热治疗研 究中。
[0005] 本发明所提供的不对称近红外菁染料的结构式如式I所示，
[0006]
[0007] 式 I 。
[0008] 本发明请求保护的不对称近红外菁染料，是一种基于罗丹明和菁染料桥环共辆偶 联的染料，该染料具有大的共辆体系，吸收波长可延伸至近红外区，且分子中存在的部分 乂-C'容易引发旋转发生骨架扭曲，增加非福射跃迁几率。
[0009] 本发明进一步提供了式I所示不对称近红外菁染料的制备方法，为一种罗丹明与 菁染料桥环共辆偶联的合成方法，具体包括如下步骤：
[0010] (1)式Π 所示化合物与式虹所示化合物经缩合反应得到式V所示化合物；
[0011]
[0012] (2)式V所示化合物与式IV所示化合物经缩合反应即得到式I所示不对称近红外 菁染料；
[0013]
[0014] 反应结束后，减压旋蒸除去溶剂，乙酸洗涂干燥后得到式I所示化合物的粗产品， 采用中性氧化侣柱，流动相为V(二氯)/V(甲醇）= 30:1进行层析分离得到澄色粉末状的式I 所示化合物的纯品。
[0015] 上述的制备方法中，步骤(1)中，式Π 所示化合物与式m所示化合物的摩尔比可为 1:1~1.1，具体可为1:1;
[0016] 所述缩合反应的溫度可为135~145°C，具体可为135°C，时间可为2~4小时，具体 可为2小时；
[0017] 所述缩合反应可在正下醇与环己烧的混合溶剂中进行，所述正下醇与所述环己烧 的体积比可为7:3。
[0018] 上述的制备方法中，步骤(2)中，式IV所示化合物与式m所示化合物的摩尔比可为 1:1~1.1，具体可为1:1;
[0019] 所述缩合反应的溫度可为135~145°C，具体可为135°C，时间可为10~12小时，具 体可为10小时；
[0020] 所述缩合反应可在正下醇与环己烧的混合溶剂中进行，所述正下醇与所述环己烧 的体积比可为7:3。
[0021 ]上述的制备方法中，式Π 所示化合物按照下述方法制备：
[0022] 环己酬与Ξ氯氧憐经维尔斯迈尔一哈克一阿诺德反应即得到式Π 所示化合物；
[0023] 所述维尔斯迈尔一哈克一阿诺德反应在无水DMF中进行；
[0024] 所述环己酬与所述Ξ氯氧憐的摩尔比可为1:4~5,具体可为1:4;
[0025] 所述维尔斯迈尔一哈克一阿诺德反应之前，先对所述Ξ氯氧憐进行活化，所述活 化的溫度可为50°C，时间可为0.5小时;所述活化后加入所述环己酬进行所述维尔斯迈尔一 哈克一阿诺德反应；
[00%] 所示维尔斯迈尔一哈克一阿诺德反应的溫度可为60~65°C，时间可为8~10小时， 如在60°C下反应8小时。
[0027]上述的制备方法中，式虹所示化合物按照下述方法制备：
[00%] 2-(4-二乙氨基-2-径基苯甲酯基)苯甲酸与环己酬在浓硫酸的催化下进行反应即 得式虹所示化合物，
[0029] 所述2-(4-二乙氨基-2-径基苯甲酯基）苯甲酸与所述环己酬的摩尔比可为1:1~ 2,具体可为1:2;
[0030] 所述反应的溫度可为90~95°C，时间可为2~3小时，如在90°C下反应2小时；
[0031] 所述反应结束后采用高氯酸进行后处理，具体为:将反应结束后的体系倒入碎冰 中，然后加入高氯酸，经过滤、洗涂和真空干燥即可。
[0032] 上述的制备方法中，式IV所示化合物按照下述方法制备：
[0033] 2,3,3-Ξ甲基-4,5-苯并-3H-吗隙与舰乙烧在乙腊中进行反应即得式IV所示化合 物；
[0034] 所述2，3，3-Ξ甲基-4，5-苯并-3Η-日引噪与所述舰乙烧的摩尔比可为1:5~6，具体 可为1:5;
[0035] 所述反应的溫度可为80~85°C，时间可为10~12小时，如在85°C下反应10小时；
[0036] 式IV所示化合物不经过进一步的提纯步骤，即可与式V所示化合物进行反应。
[0037] 由于不对称近红外菁染料的水溶性较差，为了提高其水溶性，本发明进一步提供 了通过生物相容性好的牛血清白蛋白（BSA)将染料进行包裹制成纳米颗粒的方法，包括如 下步骤:在超声条件下，式I所示不对称近红外菁染料的醇溶液滴加至BSA的水溶液中，然后 在戊二醒存在的条件下进行交联即得所述复合纳米颗粒；
[0038] 式I所示不对称近红外菁染料与BSA的摩尔比可为1:1~1.1，具体可为1:1;
[0039] 所述醇溶液具体可为甲醇溶液或乙醇溶液；
[0040] 所述方法还包括如下步骤:所述复合纳米颗粒的悬浮液在pH 7.4的憐酸缓冲液中 透析2天，W除去戊二醒W及醇。
[0041 ]上述制备方法制备得到的复合纳米颗粒也属于本发明的保护
[0042] 本发明提供的式I所示不对称近红外菁染料或所述复合纳米颗粒可用于制备光热 治疗剂用于肿瘤光热治疗中；
[0043] 式I所示不对称近红外菁染料制成的纳米颗粒用于抑制肿瘤细胞的生长，如乳腺 癌细胞，具体可为4T1细胞；
[0044] 本发明建立了小鼠肿瘤模型，通过给药光照，验证了上述光热治疗效果一采用瘤 内注射法向小鼠体内注射复合纳米颗粒的水溶液，具有较好的肿瘤抑制效果。
[0045] W式I所示不对称近红外菁染料或所述复合纳米颗粒为活性成分的光热治疗剂也 属于本发明的保护范围。
[0046] 本发明提供的不对称近红外菁染料，其共辆体系大，具有较强的近红外吸收，而巧 光量子产率较低，非福射跃迁的几率较大，因此具较好的光热转化效率;本发明进一步通过 生物相容性好的BSA的包裹，既提高了染料的水溶性也延长了体内的保留时间，可作为光热 治疗剂用于光热治疗，在肿瘤治疗方面有着非常重要的作用。
【附图说明】
[0047] 图1是式I所示不对称近红外菁染料在甲醇中的吸收光谱和巧光发射光谱。
[0048] 图2是实施例6中式I所示不对称近红外菁染料采用BSA包裹的示意图。
[0049] 图3是实施例6中式I所示不对称近红外菁染料包裹前后相同染料浓度下的吸收光 谱。
[0050] 图4是实施例6中BSA包裹后形成的纳米颗粒的粒径分布图。
[0051 ]图5是实施例6中BSA包裹后形成的纳米颗粒的TEM图。
[0052] 图6是实施例6中BSA-染料纳米颗粒悬浮液在915nm(1.0W/cm2)激光照射下的光热 升溫图。
[0053] 图7是实施例7中BSA-染料纳米颗粒的细胞暗毒性示意图。
[0054] 图8是实施例7中BSA-染料纳米颗粒的细胞光热测试示意图。
[0055] 图9是实施例8中治疗期间不同组小组小鼠的肿瘤体积变化示意图。
[0056] 图10是实施例8中治疗期间不同时间不同组小鼠的照片。
【具体实施方式】
[0057] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0058] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0059] 制备式I所示不对称近红外菁染料的反应方程式：
[0060]
[0061 ]实施例1、式Π 所示中间体的合成
[0062]
[0063] 在20mL干燥的DMF中，缓慢加入18.5mL(200mmol )Ξ氯氧憐，加热至50°C，30min后 缓慢加入5g(51mmol)环己酬之后升溫至60°C，反应化。反应结束后，用冰水冷却到室溫，然 后分四次倒入lOOg碎冰中。室溫下揽拌，放置过夜，得到黄色固体，过滤，二氯甲烧重结晶， 得到针状黄色晶体的式Π 所示中间体。
[0064] 1h NMR(600MHz，DMS0-D6)Sl0.06(s，lH)，4.06(s，lH)，3.25(t，4H)，2.63(m，2H). [00化]经确认，结构正确。
[0066] 实施例2、式虹所示中间体的合成
[0067]
[006引 2.0g(20mmol)环己酬揽拌下加入lOmL浓硫酸中并冷却到0°C之后，称取3.13g (l0mmol)2-(4-二乙氨基-2-?基苯甲酯基）苯甲酸加入W上反应液，90°C下揽拌加热反应 2h，反应结束冷却至室溫后，倒入200g碎冰中，加入4mL高氯酸，过滤，冷水洗涂，真空干燥， 得到式虹所示中间体，不经提纯直接用于下一步反应。
[0069] 1h 醒R(600MHz，DMS0-D6)S8.17(dJ = 7.9Hz，lH)，7.83(tJ = 7.5Hz，lH)，7.74 (t J = 7.7Hz，lH)，7.29(t J = 9.2Hz，2H)，7.17(d J=16.1Hz，lH)，7.00(d，J = 9.細z，lH)， 3.63(d，J = 6.9Hz，4H)，3.18-2.98(m，2H)，2.44(d，J = 26.4Hz，2