本發(fā)明涉及一種可開關(guān)熒光的可用于光動力治療的超分子光敏劑的制備方法及其分子結(jié)構(gòu)能夠通過光激發(fā)而發(fā)生可逆的結(jié)構(gòu)變化，從而導(dǎo)致光學(xué)性質(zhì)的變化。這些性質(zhì)包括顏色變化、光化學(xué)反應(yīng)、熒光開關(guān)，進而可以通過顏色及熒光的變化實現(xiàn)對光動力治療的可視化，屬于功能材料。

背景技術(shù)：

1、熒光成像技術(shù)以其非侵入性檢測、高時空分辨率、操作簡單、實時監(jiān)測等優(yōu)點，在病理生理微環(huán)境的測量中得到廣泛的應(yīng)用，而且?guī)追N熒光團如吲哚菁綠和亞甲基藍已被美國食品藥品管理局批準(zhǔn)用于臨床使用。有許多方法用于控制熒光材料的熒光發(fā)射以在“on”和“off”之間切換，包括溫度，機械控制，力和酸等。光控?zé)晒馇袚Q是目前最方便和最精確控制的熒光方法之一，且與不可逆切換熒光探針不同，可逆熒光光開關(guān)可以通過其在on和off狀態(tài)之間嚴(yán)格控制的光響應(yīng)切換來增強信號的空間分辨率和準(zhǔn)確性-即使對于顯示自發(fā)熒光信號的圖像。

2、可快速光響應(yīng)的二芳基乙烯(dae)類化合物，相對于其他光致變色分子，例如，偶氮苯、螺吡喃、俘精酸酐等，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和抗疲勞性而得到廣泛研究。dte可在紫外光(uv)的照射下由開環(huán)形式轉(zhuǎn)化為閉環(huán)形式，同時發(fā)生顏色變化，而在可見光的照射下由閉環(huán)形式轉(zhuǎn)化為開環(huán)形式，顏色恢復(fù)到初始狀態(tài)。一般地，二噻吩乙烯分子開關(guān)的開閉環(huán)狀態(tài)都沒有熒光，可以通過引入苯并噻吩芳環(huán)、吡唑、吡咯、呋喃等雜環(huán)而獲得熒光。具有熒光的二芳基乙烯(dae)具有較高的熱穩(wěn)定性，可逆性，抗疲勞性和快速開關(guān)速率，這使它們成為超分辨率成像的理想候選者。特別是，開啟型dae已成功應(yīng)用于基于光活化定位顯微鏡(palm)的超分辨率顯微鏡，以揭示具有高熒光開/關(guān)對比度的優(yōu)勢的軟物質(zhì)結(jié)構(gòu)。

3、光動力治療法(pdt)是利用光動力效應(yīng)進行疾病診斷和治療的一種新技術(shù)。其作用基礎(chǔ)是光動力效應(yīng)，這是一種有氧分子參與的伴隨生物效應(yīng)的光敏化反應(yīng)。其作用機制是在外界光源激發(fā)下,光敏劑吸收光能由基態(tài)躍遷至單重激發(fā)態(tài),后經(jīng)系間竄越至三重激發(fā)態(tài),處于三重激發(fā)態(tài)的光敏劑可與周圍的生物分子或氧氣等發(fā)生電子轉(zhuǎn)移或能量傳遞,生成對蛋白質(zhì)及核酸等生物分子具有損傷作用的自由基或活性氧(reactive?oxygenspecies,ros),從而發(fā)揮治療活性。具有副作用小、出現(xiàn)耐藥性的可能性低、治療具有即時性且可隨時中斷治療的優(yōu)勢。

4、bodipy及其衍生物是一類多功能光敏有機染料，具有斯托克斯位移小、吸收強、吸收和發(fā)射窄、光漂白低、熒光量子效率高、極性大、ph不敏感和化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點，可應(yīng)用于醫(yī)療、能源、環(huán)保等領(lǐng)域。此外，bodipy具有易修飾的特點，可以通過在bodipy的不同位置引入不同數(shù)量的重原子和吸電子/供電子基團等形式來將典型的熒光衰減轉(zhuǎn)化為三重態(tài)的非輻射系統(tǒng)間交叉(isc)，進而增強bodipy產(chǎn)生單線態(tài)氧的能力以用于光動力治療(pdt)。因此，氟硼二吡咯(bodipy)，特別是氮雜氟硼二吡咯(aza-bodipy)衍生物由于其出色的物理和化學(xué)特性而被揭示為有價值的光動力光敏劑(ps)候選物。

5、單獨的二芳基乙烯及aza-bodipy光敏小分子均不具有水溶性及生物相容性，阻礙了其實際應(yīng)用。一些天然或人工合成高分子具有特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，可以作為藥物載體，實現(xiàn)對藥物的靶向輸送和控制釋放。通過構(gòu)建載藥平臺，藥物可以更好地穿越生物屏障，減少副作用，并提高藥物的療效。因此，我們可以通過選定特定的高分子，利用其親疏水性等特性與光敏小分子之間形成非共價作用形成超分子光敏劑，從而改善小分子的水溶性、生物相容性等性質(zhì)，進而實現(xiàn)對生物體的精確調(diào)控和治療，為生物醫(yī)學(xué)研究和臨床實踐帶來新的可能性。

6、此外，超分子光敏劑可以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域。通過利用超分子光敏劑的光學(xué)性質(zhì)和響應(yīng)特性，可以開發(fā)出新的診斷工具，用于檢測和診斷疾病或病變。例如，通過觀察超分子光敏劑在不同光照條件下的發(fā)光性質(zhì)變化，可以實現(xiàn)對病變組織的準(zhǔn)確檢測和診斷，為早期疾病篩查和治療提供重要依據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種可視化光動力抗菌治療的超分子光敏劑劑及制備方法。

2、本發(fā)明的一種可視化光動力抗菌治療的超分子光敏劑劑，是由二芳基乙烯類分子(dae)和aza-bodipy兩種分子，利用海藻酸鈉與所合成的二芳基乙烯(dae)、aza-bodipy在ca2+的存在的條件下，通過混層組裝形成超分子光敏劑，如圖19所示。

3、進一步本發(fā)明的一種可視化可用于光動力抗菌治療的超分子光敏劑，是將二芳基乙烯類分子(dae)和aza-bodipy包裹進由海藻酸鈉與組成的納米粒子殼中，形成核殼結(jié)構(gòu)的超分子光敏劑。

4、其中二芳基乙烯類分子的結(jié)構(gòu)包括如下四種(dae-p、a1、a2、a3)的一種或幾種，其在365nm和808nm照射下發(fā)生開閉環(huán)結(jié)構(gòu)變化以及熒光變化：

5、

6、其中dae-p其在365nm和808nm照射下發(fā)生開閉環(huán)結(jié)構(gòu)變化：

7、

8、其中a1、a2、a3二噻吩乙烯核在365nm和808nm照射下發(fā)生開閉環(huán)結(jié)構(gòu)變化：

9、

10、aza-bodipy結(jié)構(gòu)式包括如下d0-d2中的一種或幾種：

11、

12、本發(fā)明所述的一種可視化光動力抗菌治療的超分子光敏劑劑的制備方法如下：

13、(1)稱取和海藻酸鈉，溶于去離子水中，超聲使其完全溶解，形成納米殼液；

14、(2)配制二芳基乙烯類分子(dae)和aza-bodipy混合的dmso溶液，形成核心液；

15、并在超聲的作用下，逐滴加入到步驟(1)的納米殼液中，繼續(xù)超聲一段時間，超聲結(jié)束后攪拌使其充分自組裝；

16、(3)再加入cacl2溶液，繼續(xù)超聲，使納米殼液充分交聯(lián)，形成更為緊密穩(wěn)定的核殼結(jié)構(gòu)的超分子光敏劑納米粒子；

17、(4)將步驟(3)制備好的納米粒子通過離心的形式將未包裹進去的小分子分離出來，并用超純水洗滌多次，最后將洗滌干凈的納米粒子放置在通風(fēng)干燥的環(huán)境中進行干燥備用。

18、進一步步驟(1)中和海藻酸鈉質(zhì)量比為4:1。

19、進一步步驟(2)中二芳基乙烯類分子(dae)和aza-bodipy的質(zhì)量比為1:10-10:1。二芳基乙烯類分子(dae)和aza-bodipy的總質(zhì)量與的質(zhì)量比為1:10-1:20。

20、進一步步驟(3)中cacl2的加入濃度為15mmol/l。

21、本發(fā)明所得可視化可用于光動力抗菌治療的超分子光敏劑的應(yīng)用，由于兩分子均在365nm的紫外光和808nm的近紅外光具有對應(yīng)的反應(yīng)，可用于制備可視化光動力治療材料、熒光造影劑、光致變色劑。進一步用于制備可視化光動力治療材料，進一步用于制備可視化抗菌劑。應(yīng)用時采用365nm的紫外光和808nm的近紅外光的交替照射下。

22、本發(fā)明通過與海藻酸鈉在ca2+存在的環(huán)境下，混層組裝二芳基乙烯類分子(dae)和aza-bodipy形成核殼結(jié)構(gòu)的超分子光敏劑，尤其d1-dae-p?nps，解決了dae-p在h2o中光致變色性能受到抑制的問題，不僅使得dae-p的光致變色性能在h2o溶液中得到恢復(fù)，還使其具有優(yōu)良的水溶性。此外，通過測試表明d1的存在并沒有使得d1-dae-p?nps失去光致變色和熒光開關(guān)的效果。在光動力性能方面，也對dae-p對d1產(chǎn)生單線態(tài)的影響進行了探究，不論是用1,3-二苯基異苯并呋喃(1,3-diphenylisobenzofuran，dpbf)作為單線態(tài)氧檢測的探針的紫外-可見吸收光譜測試，還是用在2,2,6,6-四甲基哌啶(2,2,6,6-tetramethylpeperidine，temp)作為單線態(tài)氧捕獲劑的epr測試，測試結(jié)果表明dae-p的開環(huán)以及閉環(huán)形式對d1單線態(tài)氧的產(chǎn)生幾乎不產(chǎn)生影響，表明了d1-dae-p?nps具有與d1相近的光動力性能。在抗疲勞性方面，用365nm的紫外光和808nm的近紅外光的交替照射下，d1-dae-p?nps均具有相對較好的抗疲勞性，而且及海藻酸鈉大分子的引入對其抗疲勞性的提高具有一定的積極意義，使其在實際應(yīng)用中具有更大的優(yōu)勢。

23、總之，用和海藻酸鈉在ca2+存在的條件下進行混層組裝，同時包裹dae-p及d1所形成的超分子光敏劑d1-dae-p?nps，不僅保留了dae-p的光致變色以及熒光開關(guān)性能，還同時具有d1的光動力性能?？梢栽?65nm的紫外光照下dae-p發(fā)生閉環(huán)，并產(chǎn)生由藍色到綠色的顏色變化，而d1在365nm的紫外光照下也可以產(chǎn)生單線態(tài)氧。實現(xiàn)通過肉眼查看超分子光敏劑d1-dae-p?nps的分布情況的同時，還具有殺菌的效果，可以應(yīng)用在表面抗菌涂層等方向。除此之外，在808nm的近紅外光的照射下，dae-p由具有顏色無熒光的閉環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o顏色有熒光的開環(huán)，仍然伴隨著單線態(tài)氧的產(chǎn)生，且其殺菌效果較好，具有實現(xiàn)診療一體化的潛力。