一种溴掺杂碳点光敏剂的制备方法和在制备膜靶向肿瘤光动力治疗药物中应用

本发明属于纳米生物医药材料领域，涉及肿瘤光动力治疗药物的开发。

背景技术：

1、光动力疗法(pdt)是一种基于光化学反应的微创治疗方法，其无创性、时空可控性和精准的靶组织选择性使其成为极具前景的癌症治疗策略。光敏剂(ps)在外部光源照射下发生从基态到激发态的跃迁，进而产生高细胞毒性的活性氧(ros)，这些活性氧可氧化脂质、蛋白质和核酸，从而对病变细胞造成不可逆损伤。然而，临床pdt仍面临固有局限性:ros寿命极短(0.03-0.18 μs)且扩散半径有限(<20 nm)，将细胞毒性损伤限制在ps聚集位点附近;同时肿瘤微环境的缺氧状态会显著限制ii型ros的生成及疗效。细胞器靶向策略虽可触发内源性凋亡通路，但ps必须穿过细胞膜并克服细胞内运输屏障才能实现精准定位，该过程极具挑战性，常导致功能失活；且肿瘤内高浓度谷胱甘肽可在ros扩散过程中迅速将其清除，严重限制pdt疗效。值得注意的是，膜锚定疗法无需跨膜转运，直接绕过细胞内递送瓶颈，避免了ros被高还原性细胞内物质降解和消耗。细胞膜作为维持细胞完整性的关键屏障，拥有巨大的表面积，其脂质双层、胆固醇和膜蛋白均为ros的潜在靶点，ros攻击可直接导致细胞稳态的不可逆破坏甚至膜破裂，从而显著提高pdt疗效。因此，靶向细胞膜的光动力疗法在药代动力学和治疗效果方面表现出显著优势，是一种具有良好应用前景的癌症治疗方式。

2、为实现膜锚定，现有技术常借助静电相互作用，最常采用异种电荷相互吸引的模式，即利用带负电荷的细胞膜吸引带正电荷的光敏剂靠近以实现靶向。碳点(cds)是一种零维荧光碳纳米材料，具有良好的生物相容性、可调控的光致发光特性、优异的光稳定性以及易于修饰的表面化学性质等固有优势。此外，通过定制合成方案，例如前体选择、元素掺杂和配体修饰，可以赋予碳点特定功能，使其在多种生物医学应用中极具吸引力，公开号cn120204415a的申请，公开了一种基于核糖体亲和的用于肿瘤光动力治疗的荧光纳米碳点，该严点表面带有正电荷，采用的是传统的锚定模式其电势范围为20-40mv，然而，表面正电荷的电位高于+20mv，甚至接近+50mv，虽然可驱动有效的静电吸附，但是具有较高的暗毒性；更为严重的是，高正电性材料具有潜在的遗传毒性与致癌风险，并可加剧炎症反应与免疫刺激，引发显著的生物安全性隐患。相较之下，采用电荷互斥模式具有明显优势，材料表面电荷控制在-10mv以内，通过表面弱负电荷对内化作用的抑制以及膜锚定基团的协同作用，共同促使材料长期稳定滞留于细胞膜表面。因此，设计一种可靶向细胞膜的弱电性碳点光敏剂并将其应用于光动力治疗，对于实现膜靶向精准光疗、克服高电性材料的生物安全性缺陷具有重要的实际应用价值。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出一种溴掺杂碳点光敏剂的制备方法和在制备膜靶向肿瘤光动力治疗药物中应用。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一方面，本发明提供了一种溴掺杂碳点光敏剂的制备方法，步骤为：将1,7-二溴-3,4.9,10-苝四甲酸二酐和4-硝基邻苯二胺按照摩尔比1:2-4于溶剂中通过一锅水热法反应合成，以苝大共轭结构同时作为荧光骨架和膜锚定基团，溴原子取代促进系间窜越效率以提高活性氧产生能力，硝基吸电子基团调控电子结构与荧光性质，邻二胺结构提供双反应位点促进交联碳化，乙醇溶剂与暴露的羧基形成酯键赋予碳点ph响应特性。

4、优选的，上述溶剂为乙醇。

5、上述碳点在正常组织中性环境(ph 7.4)中表面电荷接近电中性，避免暗毒性；在肿瘤微环境弱酸性条件(ph 6.5)下酯键水解，表面呈现弱负电性，通过膜锚定基团的疏水作用与弱负电性的静电互斥作用之间的平衡，实现肿瘤细胞膜选择性靶向锚定。

6、具体制备步骤如下：

7、（1）将1,7-二溴-3,4,9,10-苝四甲酸二酐(1当量)和4-硝基邻苯二胺(2-4当量)溶解于无水乙醇中，超声分散均匀；

8、（2）将上述溶液转移至10 l聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，160-200 ℃反应4-8h;

9、（3）经硅胶柱层析纯化，所得产物分散于二甲基亚砜中配制成10 mg ml-1备用。

10、第二方面，本发明提供了上述的方法制备的溴掺杂碳点光敏剂。

11、第三方面，本发明提供了上述的溴掺杂碳点光敏剂在制备膜靶向肿瘤光动力治疗药物中的应用。本发明的溴掺杂碳点光敏剂在肿瘤微环境弱酸性条件下酯键水解暴露羧基使碳点表面呈现弱负电性，通过膜锚定基团的疏水作用与弱负电性的静电互斥作用之间的平衡实现碳点在肿瘤细胞膜的稳定靶向锚定，用于肿瘤光动力治疗。

12、优选的，所述肿瘤细胞为乳腺癌、皮肤癌、肺癌或食道癌。

13、优选的，上述肿瘤光动力治疗药物的使用浓度为15-30 mg ml-1。肿瘤光动力治疗药物的使用条件为60-100 mw cm-2白光照射，时间为6-10 min。

14、光动力治疗效果为：m-cds(20 mg ml-1)在白光照射(75 mw cm-2，6 min)下可产生大量活性氧，直接破坏肿瘤细胞膜结构，诱导快速细胞死亡；体内实验表明，m-cds联合光照对4t1乳腺癌模型具有显著抗肿瘤效果，肿瘤生长抑制率超过85%。

15、本发明具有以下有益效果：

16、1、本发明以苝大共轭结构作为荧光骨架和膜锚定基团，具有光稳定性好、stokes位移大(84nm)的特点，能够实现深组织穿透成像；溴原子取代具有重原子效应，有效促进系间窜越(isc)效率，显著提高活性氧产生能力。本发明的光敏剂在ph 7.4条件下m-cds表面ζ电位接近电中性;ph 6.5条件下m-cds表面ζ电位变为弱负电性(约-2.5 mv)，通过电荷互斥机制抑制细胞内化，同时膜锚定基团介导细胞膜结合率显著增加。

17、2、本发明中的策略设计简单，通过一锅水热法即可制备，反应条件温和，不引入复杂的后修饰步骤，并且可通过前体比例调控碳点性能；利用ph触发阴离子开关机制，在肿瘤微环境中实现弱负电性膜靶向避免暗毒性，为肿瘤光动力治疗提供了一种快速、安全、高效的方法。

1.一种溴掺杂碳点光敏剂的制备方法，其特征在于，步骤为：将1,7-二溴-3,4,9,10-苝四甲酸二酐和4-硝基邻苯二胺混合后溶于溶剂中经一锅水热法制得溴掺杂碳点光敏剂。

2.根据权利要求1所述的溴掺杂碳点光敏剂的制备方法，其特征在于：所述1,7-二溴-3,4,9,10-苝四甲酸二酐和4-硝基邻苯二胺的摩尔比为1:2-4。

3.根据权利要求2所述的溴掺杂碳点光敏剂的制备方法，其特征在于：所述溶剂为醇类溶剂。

4.根据权利要求2所述的溴掺杂碳点光敏剂的制备方法，其特征在于：所述溶剂为乙醇。

5.根据权利要求1-4任一项所述的溴掺杂碳点光敏剂的制备方法，其特征在于：所述一锅水热法的反应温度为160-200 ℃，反应时间为4-8 h。

6.利用权利要求5所述的方法制备的溴掺杂碳点光敏剂。

7.权利要求6所述的溴掺杂碳点光敏剂在制备膜靶向肿瘤光动力治疗药物中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述膜靶向肿瘤光动力治疗药物的使用浓度为15-30 mg ml-1。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述膜靶向肿瘤光动力治疗药物的使用条件为60-100 mw cm-2白光照射，时间为6-10 min。

10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述肿瘤为乳腺癌、皮肤癌、肺癌或食道癌。