一种可激活的光控生物正交药物前体及其制备方法和应用

本发明涉及肿瘤药物合成与设计领域，具体涉及一种可激活的光控生物正交药物前体及其制备方法和应用。

背景技术：

1、前药策略是目前癌症治疗中一种常用的方法，相对于传统的小分子化疗药物，前药对肿瘤细胞有一定的选择性，对正常细胞的毒性较小。但是，目前的前药策略主要依赖于肿瘤微环境(酶、ph、ros等)，这可能会导致药物在进入癌细胞之前过早激活。而生物正交前药策略，只在生物正交点击对发生反应时，原药在细胞内转化为活性药物，不依赖于肿瘤细胞特定的酶等生物标志物，利用键断裂化学来实现药物分子在肿瘤部位时间和空间可控的释放，就此而言生物正交前药策略优于传统前药策略。

2、生物正交反应在化学生物学研究中发挥着越来越重要的作用，已经开发出羰基缩合反应、施陶丁格反应、叠氮-炔烃环加成反应、逆电子需求的diels-alder反应(iedda)、cbt-cys点击反应和光催化的生物正交反应等多种反应类型。以成键反应为基础的生物正交反应已被广泛用于标记、示踪和捕获生物分子，近年来，以断键反应为基础的生物正交剪切反应可以通过“点击和释放”策略激活生物活性分子，由此开发出了许多生物正交前药。光作为一种有效的生物正交反应触发剂，它的引入为生物正交前药的激活提供了额外的控制。

3、大多数光活性前药需要使用紫外光进行裂解，紫外光的光毒性较大，而且一般的光活性前药具有良好的光活性，一直处于可光裂解状态，容易在自然光下提前释放药物，缺乏对药物释放更为精确地调控。此外这些光活性前药仍然缺少一定的靶向性，无法实现诊疗一体化，极大地限制了它们的应用。因此开发一种新的长波长可激活的光活性药物前体尤为重要，它可以通过结合一种通用的成键方式，最终达到对药物前体的激活实现更为精细的调控的目的。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种可激活的光控生物正交药物前体及其制备方法和应用，该生物正交药物前体由四嗪、bodipy以及含有酚羟基的治疗药物组成，具有低光活性以及在光照下释放药物速率慢；该正交药物前体与反式环辛烯发生点击反应，从而释放荧光，用于特定细胞成像；同时还可以恢复光裂解活性，在光照下释放出治疗药物，杀伤肿瘤细胞，实现肿瘤治疗效果。

2、为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种可激活的光控生物正交药物前体，1.所述生物正交药物前体具有如下结构通式：

4、

5、其中，r1和r2分别独立地选自氢、卤素、氰基、醛基、羧基；

6、payload-oh为含有酚羟基的治疗药物，所述含有酚羟基的治疗药物通过酚羟基中的氧与bodipy中的硼相连接。

7、进一步地，所述payload-oh为7-乙基-10-羟基喜树碱、康普瑞汀、ca4、n-ca4、7-羟基香豆素、对羟基苯甲醛或对羟基苯甲醚；其中，ca4、n-ca4的结构如下所示：

8、

9、进一步地，r1为h，r2为h、cl、br、i、cn、cho或cooh；或r1与r2为相同基团，选自h、cl、br、i、cn、cho或cooh。

10、本发明第二方面提供了一种第一方面所述的可激活的光控生物正交药物前体的制备方法，在保护气氛下，将式(i)所示的四嗪-bodipy衍生物与含有酚羟基的治疗药物在三氯化铝、有机溶剂的存在下反应，得到所述可激活的光控生物正交药物前体；上述式(i)所示的结构如下：

11、

12、更优选地，在保护气氛下，先将四嗪-bodipy衍生物和三氯化铝加入有机溶剂中，搅拌后得到混合溶液，加热回流；再向上述混合溶液中缓慢滴加含有酚羟基的治疗药物的有机溶液，进行回流搅拌，得到所述可激活的光控生物正交药物前体。

13、进一步地，所述有机溶剂选自二氯甲烷、四氢呋喃和氯仿中的一种或几种。

14、进一步地，所述四嗪-bodipy、三氯化铝和含有酚羟基的治疗药物的摩尔比优选为1:1:2.5。

15、进一步地，将四嗪-bodipy衍生物和三氯化铝加入有机溶剂中，搅拌不低于10min，得到混合溶液。

16、进一步地，所述反应的温度为50-60℃，反应的时间为5-12h。

17、本发明第三方面提供了一种第一方面所述的可激活的光控生物正交药物前体在制备用于肿瘤成像和/或肿瘤治疗方面的药物上的应用。

18、进一步地，所述可激活的光控生物正交药物前体与亲二烯体试剂通过狄尔斯-阿德尔反应恢复药物前体的荧光特性和光裂解特性，再通过光照发生光裂解反应释放出治疗药物进行肿瘤的成像和治疗。

19、进一步地，所述亲二烯体试剂为反式环辛烯、环丙烷环辛炔、环丙烯、乙烯基硼酸中的一种或多种。

20、进一步地，所述亲二烯体试剂更优选为肿瘤靶向基团修饰后的上述亲二烯体试剂；所述肿瘤靶向基团包括但不限于生物素。

21、进一步地，所述光照的波长为500-550nm。

22、本发明第四方面提供了一种第一方面所述的可激活的光控生物正交药物前体在亚细胞器标记中的应用。

23、进一步地，所述亚细胞器包括但不限于溶酶体、内质网、线粒体。

24、进一步地，将亚细胞器靶向基团修饰后的亲二烯体试剂与细胞共培养，然后再与所述可激活的光控生物正交药物前体进行共培养，光照后进行荧光成像。当所述亚细胞器为溶酶体时，所述亚细胞器靶向基团可为吗啉基团。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

26、1、本发明提供了一种可条件激活的光控生物正交药物前体，该生物正交药物前体由四嗪、bodipy以及含有酚羟基的治疗药物组成，利用四嗪屏蔽荧光团的光脱笼特性，该药物前体的光活性低，且实验过程中意外发现，其在光照下释放药物速率慢，即光裂解性受到抑制，从而可有效降低药物在达到靶向细胞前的释放量；上述生物正交药物前体可与肿瘤靶向的亲二烯体试剂发生点击反应后恢复药物前体的荧光特性以及光裂解特性，在可见光光照下产生荧光，可用于示踪前药的摄取和定位以及肿瘤的诊断，同时药物前体发生光裂解释放活性药物，从而精确调控药物的释放。本发明利用四嗪与亲二烯体之间快速的反应动力学以及可见光触发特性等为药物前体的激活提供更为精细的调控，并解决了现有技术中利用短波长的光激活药物而引起光毒性的问题。

27、2、本发明提供的可条件激活的光控生物正交药物前体可用于溶酶体标记以及制备用于肿瘤成像和/或肿瘤治疗方面的药物上，通过在亲二烯体试剂中引入相应的靶向基团，提高药物对溶酶体或肿瘤的靶向性，从而实现对溶酶体的定位或实现肿瘤的诊断与治疗。

技术特征：

1.一种可激活的光控生物正交药物前体，其特征在于，所述生物正交药物前体具有如下结构通式：

2.根据权利要求1所述的可激活的光控生物正交药物前体，其特征在于，所述payload-oh为7-乙基-10-羟基喜树碱、康普瑞汀、ca4、n-ca4、7-羟基香豆素、对羟基苯甲醛或对羟基苯甲醚。

3.根据权利要求1所述的可激活的光控生物正交药物前体，其特征在于，所述r1为h，所述r2为cl、br、i、cn、cho或cooh；或，

4.一种权利要求1-3任一项所述的可激活的光控生物正交药物前体的制备方法，其特征在于，在保护气氛下，将式(i)所示的四嗪-bodipy衍生物与含有酚羟基的治疗药物在三氯化铝、有机溶剂的存在下反应，得到所述可激活的光控生物正交药物前体；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃、氯仿中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为50-60℃，反应的时间为5-12h。

7.一种权利要求1-3任一项所述的可激活的光控生物正交药物前体在制备用于肿瘤成像和/或肿瘤治疗方面的药物上的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述可激活的光控生物正交药物前体与亲二烯体试剂通过狄尔斯-阿德尔反应恢复药物前体的荧光特性和光裂解特性，再通过光照发生光裂解反应释放出治疗药物进行肿瘤的成像和治疗。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述亲二烯体试剂为反式环辛烯、环丙烷环辛炔、环丙烯、乙烯基硼酸中的一种或多种；所述光照的波长为500-550nm。

10.一种权利要求1-3任一项所述的可激活的光控生物正交药物前体在亚细胞器标记中的应用。

技术总结
本发明公开了一种可激活的光控生物正交药物前体及其制备方法和应用，该生物正交药物前体由四嗪、BODIPY以及含有酚羟基的治疗药物组成，由四嗪‑BODIPY与含酚羟基的治疗药物在三氯化铝和溶剂的存在下反应得到。上述制备得到的生物正交药物前体的光活性低，且在光照下释放药物速率慢，通过与反式环辛烯发生点击反应恢复荧光特性，在可见光照射下产生荧光，可用于特定细胞成像；同时还可以恢复光裂解活性，在光照下释放出治疗药物，杀伤肿瘤细胞，实现肿瘤治疗效果。本发明提供的生物正交药物前体能够实现可控且高效地释放出抗癌药物，具有诊疗一体化应用前景。

技术研发人员：龙亚秋,李施宏,孙元军
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16