【摘要】：光療主要包括光動(dòng)力療法和光熱療法,其作為一類非侵入性、可實(shí)時(shí)操作的腫瘤治療手段引起了科研工作者們廣泛的研究興趣。高效光療試劑的構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)腫瘤有效治療的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而,目前報(bào)道的大多數(shù)有機(jī)光療試劑面臨著穩(wěn)定性和生物相容性差、光熱轉(zhuǎn)換和單線態(tài)氧產(chǎn)生能力低、功能單一及其構(gòu)建高效光療試劑理論的缺乏等問題。因此,發(fā)展有效策略來理性構(gòu)建高效的光療試劑具有重要意義�；谏鲜隹紤],選擇具有強(qiáng)的近紅外吸收、相對較好的穩(wěn)定性、容易修飾的化學(xué)結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)的氮雜吡咯烷類染料(aza-BODIPY)作為研究對象,基于分子內(nèi)光致電子轉(zhuǎn)移機(jī)理、重原子效應(yīng)和干擾理論的指導(dǎo),構(gòu)建了一系列具有優(yōu)異光熱轉(zhuǎn)換和單線態(tài)氧產(chǎn)生能力的光療試劑,并對機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的討論。最后,在成像的引導(dǎo)下,光療試劑成功地抑制了腫瘤的生長。論文的主要研究內(nèi)容如下:1、基于分子內(nèi)光致電子轉(zhuǎn)移機(jī)理的光熱試劑的設(shè)計(jì)、合成及其生物應(yīng)用利用分子內(nèi)光致電子轉(zhuǎn)移機(jī)理,將二甲胺引入到aza-BODIPY骨架中,制備了具有分子內(nèi)光致電子轉(zhuǎn)移性質(zhì)的光熱試劑A-1。理論計(jì)算、瞬態(tài)熒光光譜等手段證明在A-1分子中,分子內(nèi)光致電子轉(zhuǎn)移過程的存在及其在提高aza-BODIPY骨架光熱轉(zhuǎn)換性能的重要作用。此外,經(jīng)過聚合物包覆得到的納米粒子A-1 NPs具有優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換能力(35.0%)和濃度依賴的光聲信號。最后,在光聲和光熱成像的引導(dǎo)下,利用A-1 NPs優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換能力,成功抑制了腫瘤的生長。分子內(nèi)光致電子轉(zhuǎn)移機(jī)理還可以用來指導(dǎo)設(shè)計(jì)其它高效的光熱試劑,這也為將來的臨床腫瘤治療提供了新的選擇。2、基于重原子效應(yīng)和分子內(nèi)光致電子轉(zhuǎn)移機(jī)理的光療試劑的設(shè)計(jì)、合成及其生物應(yīng)用利用重原子效應(yīng)和分子內(nèi)光致電子轉(zhuǎn)移機(jī)理,將烷基胺和鹵素同時(shí)引入到aza-BODIPY骨架中,構(gòu)建了具有優(yōu)異光熱轉(zhuǎn)換和單線態(tài)氧產(chǎn)生能力的光療試劑B-3。在B-3分子中,重原子效應(yīng)有助于提高aza-BODIPY骨架光熱轉(zhuǎn)換和單線態(tài)氧產(chǎn)生能力。分子內(nèi)光致電子轉(zhuǎn)移機(jī)理有助于提高aza-BODIPY骨架光熱轉(zhuǎn)換能力和吸收的紅移。經(jīng)過聚合物包覆得到的納米粒子B-3 NPs展現(xiàn)出高的光熱轉(zhuǎn)換能力(43.0%)和優(yōu)異的活性氧物種(H_2O_2和ONOO~-)、光和熱的耐抗性。最后,在成像的引導(dǎo)下,利用B-3 NPs優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換和單線態(tài)氧產(chǎn)生能力,成功抑制了腫瘤的生長。本章工作詳細(xì)的闡述了有機(jī)小分子光療試劑光熱轉(zhuǎn)換和單線態(tài)氧產(chǎn)生的機(jī)理,為發(fā)展多功能的近紅外光療試劑并今后應(yīng)用于臨床提供了指導(dǎo)。3、基于干擾理論的高效光療試劑的設(shè)計(jì)、合成及其生物應(yīng)用基于干擾理論的指導(dǎo),將鹵素、噻吩引入到aza-BODIPY基本骨架中,構(gòu)建了高效的光療試劑C-4。系統(tǒng)的理論計(jì)算和光物理性質(zhì)測試證明了,合理的D-A結(jié)構(gòu)、重原子數(shù)量及位置的優(yōu)化可以有效的降低分子第一激發(fā)態(tài)和第三激發(fā)態(tài)的能級差和增大旋軌耦合常數(shù),這有利于提高激發(fā)態(tài)電子的系間竄越速率和非輻射躍遷過程,即同時(shí)提高aza-BODIPY骨架的光熱轉(zhuǎn)換和單線態(tài)氧產(chǎn)生能力。經(jīng)過聚合物包覆得到的C-4 NPs展現(xiàn)出濃度依賴的光聲、熒光和光熱信號。在多模成像的引導(dǎo)下,通過協(xié)同的光熱療法和光動(dòng)力療法,C-4 NPs成功抑制了腫瘤的生長。本章工作探究了有機(jī)光療試劑的作用機(jī)理,并且在干擾理論的指導(dǎo)下,可以理性的構(gòu)建更加高效的光療試劑。4、基于雙重重原子效應(yīng)的高效光療試劑的設(shè)計(jì)、合成及其生物應(yīng)用利用重原子效應(yīng)可以猝滅熒光、提高激發(fā)態(tài)電子系間竄越速率的性質(zhì),將碘原子和鉑原子引入到氮雜二吡咯骨架中,構(gòu)建了具有優(yōu)異單線態(tài)氧產(chǎn)率和光熱轉(zhuǎn)換能力的光療試劑D-I-P。光物理性質(zhì)測試證明了,鉑原子和碘原子的引入都可以有效的提高氮雜二吡咯骨架的單線態(tài)氧產(chǎn)生和光熱轉(zhuǎn)換能力。其中,后者表現(xiàn)出更好的效果,并且它們的引入對同時(shí)提高氮雜二吡咯骨架的單線態(tài)氧產(chǎn)生和光熱轉(zhuǎn)換能力具有協(xié)同的作用。經(jīng)過聚合物包覆,D-I-P NPs表現(xiàn)出濃度依賴的光聲和光熱性質(zhì),并且可以通過EPR效應(yīng)有效的富集在腫瘤部位。在成像的引導(dǎo)下,D-I-P NPs可以通過其優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換和單線態(tài)氧產(chǎn)生能力有效的抑制了腫瘤的生長。本章工作系統(tǒng)的探究了重原子效應(yīng)提高有機(jī)光療試劑單線態(tài)氧產(chǎn)生和光熱轉(zhuǎn)換的機(jī)理,為構(gòu)建新型的有機(jī)光療試劑提供了指導(dǎo)。 【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ460.1

【圖文】：

圖 1.1. 我國居民主要死亡原因[4]。研工作者在腫瘤治療領(lǐng)域付出了大量的汗水和心血，并對惡性腫瘤的發(fā)病機(jī)制而全面的了解。盡管如此，針對于絕大多數(shù)的惡性腫瘤，有效的治療手段依舊。遺憾的是，人類目前依舊無法有效的將之治愈。目前，臨床上常用的腫瘤治括手術(shù)療法、放射療法和化學(xué)療法[6-10]。然而，這些腫瘤的治療手段都存它們的手術(shù)治療是一種侵入性手術(shù)切除實(shí)體腫瘤的治療技術(shù)。放射療法是對局部位置

博士研究生學(xué)位論文 選擇療過程中，使用的光源一般需要對生物組織具有良好的穿透能力，弱的吸收。如圖 1.2 所示，生物組織尤其是一些熒光蛋白對短波區(qū)域（光具有很好的吸收，而對第一和第二生物窗口（650 ~ 1000 nm、1000[48-55]。而氧化血紅蛋白對長波長光區(qū)域（> 1400 nm）具有較強(qiáng)的使用的光源大多為近紅外光。

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本文編號：2712394