一种溶酶体靶向的含硫氟硼二吡咯类光敏剂及制备方法和应用

本发明属于生物医学材料领域，具体涉及一种溶酶体靶向的含硫氟硼二吡咯类光敏剂及制备方法和应用。

背景技术：

1、溶酶体作为细胞内的主要降解区域，负责多种生物大分子的分解代谢，并在自噬、凋亡信号调控中发挥重要作用。溶酶体含有60多种酸水解酶，可以将细胞和复杂的大分子分解成它们的组成结构单元。因此，溶酶体是溶解肿瘤的有效治疗靶点。在溶酶体的结构和通透性被破坏后，癌细胞会迅速启动自杀程序。

2、光动力学治疗是一种新型的非侵入性治疗方法，是将光化学、光物理学及光生物学的原理应用于诊断和治疗疾病的一种方法。然而，现有光敏剂在临床应用中存在显著局限性：首先，大多数光敏剂（如菁类、酞菁类和吩噻嗪类）在光稳定性、生物相容性和光敏化效率方面表现不佳。例如，菁类光敏剂光稳定性差，酞菁类和氟硼二吡咯类光敏剂因大共轭平面结构导致水溶液聚集淬灭和生物相容性差，吩噻嗪类光敏剂（如亚甲基蓝）则存在光敏化效率低、暗毒性大、三重态寿命短等问题。其次，现有光敏剂通常依赖于ii型光动力机制（通过能量转移产生单线态氧），在乏氧的肿瘤微环境中疗效显著降低。此外，传统光敏剂的设计普遍采用重原子掺杂策略，然而重原子的引入导致合成成本高、细胞暗毒性强、化合物稳定性降低以及三重态寿命缩短，最终限制了其实际应用价值。

3、因此，开发一种能够高效产生ros、具有溶酶体靶向能力、并在缺氧条件下仍保持高效治疗作用的无重原子光敏剂，已成为光动力治疗领域亟待解决的关键问题。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题提供了一种溶酶体靶向的含硫氟硼二吡咯类光敏剂及制备方法和应用。通过引入双苯并噻吩基团构建了光敏平台bdps，旨在扩展π-共轭体系，并利用无重原子效应提升系间窜越能力，进而提高活性氧生成效率。在此基础上，基于meso位引入吗啉靶向基团进行功能化修饰，成功研制出一种兼具ⅰ/ⅱ型活性氧生成能力与溶酶体靶向性的新型光敏剂l-bdps，本发明包括光敏剂的结构设计、制备方法并且系统评价了其光物理性质、活性氧机制、亚细胞器定位及光动力疗效，为肿瘤治疗提供了新的策略。

2、为达到上述目的本发明采用了以下技术方案：

3、本发明提供了一种溶酶体靶向的含硫氟硼二吡咯类光敏剂，其结构式为：

4、。

5、所述光敏剂具有以下特性：

6、主要吸收峰位于628-642nm，特征发射峰位于近红外区的654-656nm。

7、光照条件下，在二氯甲烷中单线态氧产率高达0.161。

8、在光照下，l-bdps在正常氧和缺氧条件下对a549细胞的半抑制浓度（ic50）数值高度接近，表明其光动力活性在低氧微环境中仍保持高效性。

9、无论氧气浓度高低，l-bdps的浓度从0.1 μm到2.5 μm，细胞状态均良好，表明其暗毒性很低。

10、所述光敏剂荧光与溶酶体高度共定位（皮尔森相关系数0.84）。

11、本发明还提供了一种溶酶体靶向的含硫氟硼二吡咯类光敏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

12、步骤1，将3-溴苯并噻吩溶于二硫化碳中，缓慢加入三氯化铝，充分搅拌后，缓慢滴加乙酰氯进行反应，待反应结束后加冰水搅拌，萃取干燥并旋蒸，纯化分离得化合物1-2；

13、步骤2，将化合物1-2、碘化亚铜、碳酸铯溶于有机溶剂中，反应后，加入异氰基乙酸乙酯进行反应，待反应结束后，冷却室温后萃取干燥并旋蒸，纯化分离得化合物1-3；

14、步骤3，将化合物1-3、氢氧化钾溶于有机溶剂中，进行反应，待反应结束后，冷却至室温萃取干燥并旋蒸，纯化分离得化合物1-4；

15、步骤4，将化合物2-1溶于有机溶剂中，加入碳酸钾，搅拌后加入4-(2-溴乙基)吗啉氢溴酸盐，升温搅拌，冷却至室温后萃取干燥并旋蒸，纯化分离得化合物2-2；

16、步骤5，将化合物1-4与化合物2-2和三氟乙酸溶于有机溶剂中，先后缓慢滴入四氯苯醌、n,n-二异丙基乙胺和三氟化硼乙醚，反应结束后，萃取干燥并旋蒸，纯化分离目标产物。

17、进一步，所述步骤1中3-溴苯并噻吩、三氯化铝和乙酰氯的摩尔比为1：1~2：1。

18、进一步，所述步骤2中化合物1-2、碘化亚铜、碳酸铯、异氰基乙酸乙酯的摩尔比是10：0.5~1：20：11。

19、进一步，所述步骤3中化合物1-3和氢氧化钾的摩尔比为1：5~6。

20、进一步，所述步骤4中化合物2-1、4-(2-溴乙基)吗啉氢溴酸盐、碳酸钾的摩尔比为1：1：1.5~2。

21、进一步，所述步骤5中化合物2-2、化合物1-4、四氯苯醌、n,n-二异丙基乙胺、三氟化硼乙醚的摩尔比为1：2：1~2：18：18。

22、本发明还提供了一种溶酶体靶向的含硫氟硼二吡咯类光敏剂的应用，用于制备光动力治疗、肿瘤荧光成像及临床前药效评估的药产品。其中所述光敏剂通过其特有的光动力学性质，促进细胞选择性作用。

23、具体而言，制备用于光动力治疗的药物：通过光照激活产生活性氧，实现对目标细胞的精准杀伤。制备用于肿瘤荧光成像的药物：具备良好的近红外荧光性能，可实现肿瘤部位富集、分布及代谢的实时活体成像。制备用于临床前药效研究的试剂：在小鼠肿瘤模型中抑瘤效果显著、生物安全性高，可拓展用于浅表肿瘤及术后残留病灶的光动力清除，具备良好临床转化潜力。

24、进一步，所述光敏剂能够靶向肿瘤溶酶体，在光照下产生i型和ii型活性氧，促进抗肿瘤效果。能够特异性结合肿瘤细胞的溶酶体，实现肿瘤细胞的精确标记和高效破坏。

25、与现有技术相比本发明具有以下优点：

26、本发明以传统bodipy为分子骨架，通过引入苯并噻吩基团构建了新型无重原子光敏平台bdps。该设计利用硫原子的自旋轨道耦合效应提高系间窜越效率，在不引入重元素的前提下实现高效活性氧生成。在此基础上，采用meso位吗啉靶向基团修饰的策略，设计出具有溶酶体靶向功能的光敏剂l-bdps。该光敏剂l-bdps具有以下特质：

27、1、光学性质与活性氧产生能力

28、与现有技术相比，l-bdps的主要吸收峰位于约628-642nm，特征发射峰位于654-656nm，具有更优的近红外吸收发射特性，适合深层组织治疗。相较于传统光敏剂，l-bdps在光照条件下的单线态氧产率达0.161，显著优于大多数光敏剂。l-bdps还通过i型光动力机制产生超氧阴离子，显著降低了光动力治疗对氧气的依赖性，在乏氧条件下仍能保持高效的光动力治疗效果。

29、2、溶酶体靶向能力

30、与现有技术相比，l-bdps能够快速特异性定位到肿瘤细胞的溶酶体上，显著提高了治疗的精准性。

31、3、细胞毒性与光毒性

32、相较于现有光敏剂，l-bdps在无光照条件下无论氧气浓度高低，细胞的存活率都较高，表明其暗毒性极低，优于许多传统光敏剂（如吩噻嗪类光敏剂的暗毒性通常较高）。在光照下，l-bdps在正常氧和缺氧条件下对a549细胞的半抑制浓度（ic50）数值高度接近，表明其光动力活性在低氧微环境中仍保持高效性。

33、4、体内治疗效果

34、注射l-bdps后12小时明显富集于肿瘤部位，24~36小时逐步清除。光照后肿瘤16天基本消退，无复发且小鼠体重稳定，表明其良好的光动力疗效和生物安全性。

35、5、广泛的应用潜力

36、与现有技术相比，l-bdps不仅适用于实体瘤的光动力治疗，还可作为肿瘤荧光成像的以及临床前药效研究的工具。其近红外吸收发射特性使其在深层组织成像和治疗中具有潜在应用价值，而传统光敏剂在深层组织治疗中的效果有限。