还原敏感型水溶性分子靶向光敏剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及生物学和医学领域，具体地，本发明设及一种分子祀向光敏剂及其制 备方法，尤其设及一种由叶酸受体介导的用于肿瘤祀向性光动力治疗的光敏剂及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 肿瘤光动力治疗（Photodynamic化erapy，PDT)是一种新兴的肿瘤微创或无创治 疗方法。它通过先给予对肿瘤组织具有选择性聚集作用的光敏剂，再用特定波长的光源照 射病灶从而在病灶触发光动力氧化损伤而杀死肿瘤细胞。因其具有祀向性、可重复性和协 同性而受到人们的关注。在近二十几年来，PDT已陆续被各国政府正式批准进入临床，成为 多种肿瘤的一种常规治疗手段，其中对浅表部位肿瘤的疗效尤为突出。
[0003]PDT治疗的基础是光动力作用，它包含S个基本要素：光敏剂、光与分子氧。光敏 剂的光动力活性决定了PDT的疗效，是PDT的核屯、物质。现临床上使用的第一代光敏剂一 血化嘟衍生物（Photo化in)为组成不固定的混合物，成分复杂，难W实现稳定规范的质量 控制；其在波长大于600nm的红光区吸收较弱，导致光动力反应的强度不能满足浸润较深 的肿瘤的治疗要求，治疗时需要较高的药剂量或光剂量，毒副作用大；特别是其在体内清除 缓慢，使用后皮肤的光毒反应将持续1个月W上，病人需避光4-6周之久。间-四径基苯基 化吩（mTHPC)作为第二代光敏剂的典型代表，与化OtO化in相比，不仅结构明确、单一，且 在600~SOOnm的"治疗窗"内吸收系数高出一个数量级，是目前光动力效应最强的光敏剂 之一。2001年首先在欧洲被批准用于头颈部肿瘤的治疗。但mTHPC的肿瘤祀向性仍亟待 提高；而且，其明显的暗毒性也制约着其临床应用度OVisM，Woo化amsJH，LoizidouM，et al.JControlRelease, 2012, 157, 196-205);同时其疏水特性使得其在生理环境中聚集， 明显降低了其光动力活性（PetriA,YovaD,Alexan化atouE,etal.PhotodiagPhotodyn Hierapy, 2012, 9, 344-354)。
[0004]目前，基于叶酸受体在正常组织和恶性肿瘤组织中表达的差异性，W及叶酸受体 对叶酸的高亲和性而进行的肿瘤祀向性治疗已引起人们的极大关注。人们将反义寡核巧 酸（ASON)、抗肿瘤药物、转基因药物、放疗药物及药物载体等与叶酸或叶酸类似物偶联，通 过叶酸受体介导进入肿瘤细胞内，从而实现祀向性治疗。在公开号为CN101569627的中国 发明专利申请中公开了一种分子祀向光敏剂及其制备方法，其是利用一个脂肪短链通过酸 键和酷胺键实现了化嘟分子与叶酸的键连。生物活性实验表明，被叶酸修饰后，化嘟光敏剂 的肿瘤祀向性得到了明显提高。然而，由于化嘟分子自身的光动力活性不高，使得叶酸-化 嘟祀向性光敏剂的光动力活性不理想；另外，化嘟多为脂溶性大环化合物，难溶于水，而 叶酸的溶解性又极为有限，尤其在生理环境中几乎不溶，所W通过运些脂肪短链连接的化 嘟-叶酸缀合物在生理环境中的溶解性都极差，导致运些祀向光敏剂静脉给药十分困难。 本申请的发明人在研究中曾WmTHPC为母体，经结构修饰得到叶酸化吩缀合物，发现由于 叶酸分子的介入明显改善了其对叶酸受体阳性细胞的祀向性；同时，PEG链的应用又使其 表现出良好的水脂溶性和在溶液中明显降低的聚集作用值on曲ongLi,PengxiLi,化iyun Lin，etal.JPhotochemPhotobioBBio, 2013, 127, 28-37)。然而，在考察其光动力活性 时发明人发现，虽然其肿瘤祀向性和水脂溶性都得到明显的改善，但其光动力抑瘤活性却 不如前体化合物mTHPC。运是因为经过化学修饰，叶酸化吩缀合物在分子结构上与mTHPC相 比已发生很大的变化，运些分子结构的改变严重地影响了其光动力活性。为此，如能在引入 肿瘤祀向基团-叶酸的同时又能保持mTHPC分子结构的完整性，则可在提高mTHPC肿瘤祀 向性的同时又保持其良好的光动力活性。
[0005] 在动物和人体的细胞内，谷脫甘肤（GSH)是最丰富的低分子生物活性琉基（-SH) 化合物，最主要的还原物质。在体液和细胞膜上，G甜的浓度很低，而在细胞内G甜的浓度 很高，使得细胞内呈现出很强的还原环境。且由于代谢异常，其在肿瘤细胞中的浓度更是正 常细胞的 4 ~10 倍（WuG，FangYZ，YangS，etal.JNutr, 2004, 134, 489-492.)。而琉基 与双硫键（-S-S-)之间的交换反应更具有快速，容易和可逆的特点，使其在维持细胞生物 活性如保持蛋白质的结构稳定性，酶的活性等方面发挥着重要的作用。由于细胞内外还原 性的差别及琉基与双硫键交换反应的特异性，使得含双硫键的化合物在体内循环时有着较 好的稳定性，但当其进入细胞后会通过琉基-双硫键的交换反应在几分钟至几小时之内迅 速地断裂。为此，含双硫键的还原敏感化合物在抗肿瘤药物及药物载体的设计合成方面具 有极大的价值。近年来，双硫键的还原敏感特性被应用于不稳定药物的前药设计合成及药 物载体的制备，运些前药和药物载体进入细胞后，在GSH的作用下发生双硫键的断裂而释 放出活性药物化eeMH，YangZ，LimCW,etal.ChemRev, 2013, 113, 5071-5109)。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的之一就是提供一类具有良好肿瘤祀向性和光动力活性的还原敏感 型水溶性分子祀向光敏剂。该光敏剂WmTHPC作为光活性效应分子，叶酸作为肿瘤祀向基 团，两者通过碳酸醋键、双硫键（-S-S-)和PEG链连接起来。进入肿瘤细胞后在强还原性环 境中通过琉基和双硫键的交换反应及分子内亲核取代反应释放出mTHPC,在光照下发挥光 动力灭瘤作用。
[0007] 本发明的技术方案是：
[000引为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：
[0009] 一种还原敏感型水溶性分子祀向光敏剂，所述光敏剂的结构如式III所示：
[0010]
[0011] 其中，n=I~5,m= 20 ~227。
[0012] 本发明还提供了一种用于合成上述光敏剂的化吩中间体，所述化吩中间体如式I 所示：
[0013]
[0014] 其中，n= 1 ~5。
[0015] 在根据本发明的一个实施方案中，所述化吩中间体是由间-四径基苯基化吩 (mTHPC)与2-(n-径烷基）二硫化晚与S光气缩合形成；优选地，所述2-(n-径烷基）二 硫化晚选自2-(径甲基）二硫化晚、2-(2-?乙基）二硫化晚、2-(3-?丙基）二硫化晚、 2-(4-径下基）二硫化晚和2-(5-径戊基）二硫化晚中的一种；更优选地，选自2-(2-?乙 基）二硫化晚、2-(3-?丙基）二硫化晚和2-(4-?下基）二硫化晚的一种。
[0016] 本发明还提供了一种用于合成上述光敏剂的叶酸PEG半脫酷胺中间体，所述叶酸 PEG半脫酷胺中间体由叶酸与聚乙二醇二胺、半脫氨酸缩合形成；优选地，叶酸PEG半脫酷 胺中间体的结构如式II所示：
[0017]
[001引其中，Fol为叶酸基团，m= 20~227。
[0019] 所用的半脫氨酸可W是保护氨基酸，也可W是不保护氨基酸。保护氨基酸中，氨基 的保护基可W是节氧幾基、取代的节氧幾基、叔下氧幾基和所有烧氧幾基型保护基；琉基的 保护基可W是苄基、取代苄基、化晚甲基、S苯甲基、四氨化喃基、叔下基等。
[0020] 本发明进一步提供了一种制备上述光敏剂的方法，所述方法包括：
[0021] 1)等摩尔的mTHPC、2-(n-径烷基）二硫化晚与等摩尔的S光气避光缩合反应， 然后经柱层析分离纯化，得到含碳酸醋键和双硫键的化