具有圆偏振发光特性的轴手性光敏剂，制备方法和肿瘤光动力治疗应用

本发明属于有机发光材料和光诊疗，具体涉及一种兼具热活化延迟荧光、圆偏振发光和i型光敏化性能的联萘轴手性分子及光敏脂质纳米粒子设计、制备与肿瘤光动力治疗应用。

背景技术：

1、手性（chirality）是自然界中的一种基础物质特性，指的是物体与其镜像无法重合的几何特征。这一属性从微观分子到宏观天体的各个层面广泛存在。手性材料凭借其独特的光学性质，在手性光学器件、光学防伪、三维显示以及生物传感等领域展示了广阔的应用前景。近年来，圆偏振发光（circularly polarized luminescence, cpl）材料因其能够发射携带自旋和轨道角动量的光子，成为了三维光学信息加密、量子信息处理以及手性生物成像等领域的研究热点。然而，如何高效地将手性信息从分子层面传递至宏观尺度，并同时实现高发光效率和较强的圆偏振不对称因子，仍然是该领域面临的核心挑战。

2、在手性分子的设计中，轴手性骨架由于其结构的刚性、构型的稳定性以及较高的手性传递效率，成为构建高性能cpl材料的理想平台。典型的轴手性骨架，如联萘酚、联萘胺及其衍生物，可以通过分子工程引入特定的功能性基团，精确调控分子的手性环境，从而有效诱导整个分子产生圆偏振发光。然而，传统的轴手性cpl材料通常局限于蓝光或绿光的发射，而生物组织对于短波长光的强散射和吸收，极大地限制了其在生物医学中的应用。

3、为满足深层组织成像及组织穿透深度的需求，发展具有深红光/近红外发射（波长>650 nm）的手性材料显得尤为重要。深红光不仅在生物组织中具有较低的光散射和较少的自发荧光干扰，还能够提供更高的穿透深度，因此被认为是理想的深层组织成像窗口。然而，能隙定律的限制使得在长波长区域同时实现高发光效率和强cpl信号成为一大挑战。许多深红光发射的cpl材料存在发光量子产率低、圆偏振不对称因子较小以及较差的光稳定性等问题，导致这些材料难以满足生物医学应用的实际需求。

4、热活化延迟荧光（thermally activated delayed fluorescence, tadf）材料为克服这些挑战提供了新的解决思路。tadf材料通过巧妙设计给体-受体（d-a）结构，使得分子具有较小的单三线态能级差（δ

est），从而能够通过反向系间窜越（risc）过程将非辐射的三线态激子转化为单线态激子，理论上可实现100%的内量子效率。这一特性赋予了tadf材料高发光效率，且由于较小的δ

est，能够促进系间窜越（isc）过程，从而有效耗散激发态能量，并高效生成具有细胞毒性的活性氧（ros）。这使得tadf材料在光动力治疗（photodynamic therapy, pdt）领域展现了显著的应用潜力。特别地，通过调控d-a结构的电荷转移特性，可以优先生成对氧气浓度不敏感的i型活性氧（如羟基自由基•oh），从而克服传统ii型pdt在肿瘤乏氧微环境中的局限性。

5、因此，将轴手性骨架与tadf设计策略结合，构建具有高效深红光cpl和i型光敏化性能的单分子光敏剂，能够实现精准的乏氧肿瘤光动力治疗，并在生物医学光诊疗领域具有重要的科学意义和应用价值。然而，目前尚未有文献报道能够同时满足上述多重功能的手性tadf光敏剂。因此，如何通过合理的分子设计，将轴手性、深红光发射、高效tadf特性、强cpl信号以及高效i型光动力效应整合于单一分子中，仍是该领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术中存在的问题，本发明报道了一种兼具高效热活化延迟荧光（tadf）、圆偏振发光（cpl）和i型光敏化性能的联萘轴手性分子，以及其脂质纳米粒子的制备和肿瘤光动力治疗应用。本发明通过将轴手性联萘骨架与强吸电子基团蒽醌、强给电子基团二苯胺相结合，合成出的光敏剂分子具有多重功能性质。此手性光敏剂分子具有微秒级长寿命，呈现出tadf性质，在膜态具有红光cpl发射，且经白光照射可高效生成•oh，可应用于针对乳腺癌肿瘤的荧光成像引导的光动力治疗。

2、所述的同时具有tadf、深红光cpl和i型光敏化性能的轴手性光敏剂

r/s-aqdpa，其结构特征是，以轴手性联萘为核心骨架，通过键连受体单元蒽醌以及给体单元二苯胺，构筑出一对手性深红光光敏剂分子。其结构为：

3、。

4、所述的联萘轴手性深红光光敏剂

r/s-aqdpa制备方法，包括如下步骤：

5、（1）合成路线：

6、。

7、（2）合成步骤：

8、第一步：以2-溴蒽醌和对溴苯硼酸为原料，在钯催化剂、碱条件下反应，制备得到化合物1；

9、第二步：以(

r/

s)手性化合物2和苯胺为原料，在钯催化剂、配体及碱条件下反应，得到手性中间体3；

10、第三步，以手性中间体3和化合物1为原料，在钯催化剂、配体及碱条件下反应，得到目标分子(

r/

s)-aqdpa。

11、所述步骤一为suzuki偶联反应，催化剂包括四三苯基膦钯、(1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁)二氯化钯或（三(二亚苄基丙酮)二钯，碱包括碳酸钾、碳酸钠或磷酸钾，反应溶剂为甲苯、四氢呋喃或

n,

n-二甲基甲酰胺，反应温度为80-130℃。

12、所述步骤二和步骤三为buchwald偶联反应，催化剂包括醋酸钯或（三(二亚苄基丙酮)二钯，配体为三叔丁基膦、三叔丁基膦四氟硼酸盐、联萘二苯磷、4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽、2-二环己基膦-2',4',6'-三异丙基联苯、2-二环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯或1,1'-双(二苯基膦)二茂铁，碱包括叔丁醇钠、叔丁醇钾、碳酸铯、磷酸钾或碳酸钾，反应溶剂为甲苯、二甲苯或均三甲苯，反应温度为80-150℃。

13、所述步骤一，对本领域技术人员来说，不可避免的是包括得到产物后的后处理，具体是将反应后得到的产物冷却至室温后，用氯仿与水萃取四次。合并的有机相用无水硫酸钠干燥并在减压下浓缩。粗产物通过硅胶柱色谱法纯化，使用二氯甲烷/石油醚（v / v =1/60）作为洗脱剂，得固体产物。

14、所述步骤二，对本领域技术人员来说，不可避免的是包括得到产物后的后处理，具体是将反应后得到的产物冷却至室温后，用氯仿与水萃取四次。合并的有机相用无水硫酸钠干燥并在减压下浓缩。粗产物通过硅胶柱色谱法纯化，使用二氯甲烷/石油醚（v / v =1/3）作为洗脱剂，得固体产物。

15、所述步骤三，对本领域技术人员来说，不可避免的是包括得到产物后的后处理，具体是将反应后得到的产物冷却至室温后，用氯仿与水萃取四次。合并的有机相用无水硫酸钠干燥并在减压下浓缩。粗产物通过硅胶柱色谱法纯化，使用二氯甲烷/石油醚（v / v =1/1）作为洗脱剂，得深红色固体产物。

16、所述的所有步骤，均在氩气或氮气保护下进行反应，反应时间16-24小时。

17、本发明提供一种脂质纳米粒子

r/s-aqdpa@nps，将所述的具有tadf、cpl和i型光敏化性能的手性分子

r/s-aqdpa经二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000（dspe-peg2000）、氨基聚乙二醇叶酸（nh2-peg-fa）在四氢呋喃（thf）溶液中超声后制备得到脂质纳米粒子

r/

s-aqdpa@nps。

18、具体步骤是将1 mg

r/s-aqdpa、6.5 mg dspe-peg2000与3.5 mg nh2-peg-fa溶于1ml thf中得到混合溶液；将该混合溶液注入5 ml去离子水，于细胞破碎机中60 w 破碎 2min，得到脂质微乳。随后，将脂质微乳转移至透析袋（8~14 kda）中，用去离子水透析24-32h，每隔4-6 h更换一次去离子水，使光敏剂被高分子材料包裹自组装成纳米颗粒。然后以2500 rpm 离心 10 min。取上层澄清溶液，去除thf后冻干保存备用，得到脂质纳米粒子

r/

s-aqdpa@nps。

19、所述的光动力治疗有机分子（

r/s-aqdpa）、dspe-peg2000、nh2-peg-fa的质量比为1:6~10:3~5，进一步优选为 1:6.5:3.5。

20、所制备得到的脂质纳米粒子

r/s-aqdpa@nps粒径为100~130 nm，ζ 电势为 -20~ -15 mv，吸收波长为 400 ~600 nm，最大荧光发射波长为 600 – 800 nm。

21、本本发明的又一技术方案是提供一种染料有机物催化降解剂，包括所述的脂质纳米粒子

r/s-aqdpa@nps。即将所述的

r/s-aqdpa@nps作为光动力治疗剂在降解2,7-二氯荧光素二乙酸酯（dcfh-da）和羟基苯基荧光素（hpf）上的应用。该化合物的光动力效应以总活性氧产率和羟基自由基实施考察，测试活性氧指示剂dcfh-da和hpf的降解动力学曲线。

22、本发明的又一技术方案是将所述的光动力治疗的脂质纳米粒子

r/s-aqdpa@nps作为光敏剂在制备治疗乳腺癌药物的应用，所述的乳腺癌为balb/c小鼠乳腺癌4t1细胞和人乳腺癌mcf-7细胞。在肿瘤细胞中加入脂质纳米粒子

s-aqdpa@nps，培养48 h，无明显细胞毒性；但以白光照射，肿瘤细胞毒性明显，80 μm的

s-aqdpa@nps能在光照下高效杀死肿瘤细胞，表现出优越的抗肿瘤效果。

23、本发明所述的肿瘤细胞毒性是通过光动力效应实现的。

24、本发明最后提供了所述光诊疗试剂在制备用于治疗肿瘤的药物中的应用，所述肿瘤包括乳腺癌。所述的乳腺癌细胞包括mcf-7或4t1。

25、与现有光敏剂相比，本发明具有的优点和技术效果：（1）本发明将轴手性联萘骨架与蒽醌基团、芳胺基团相结合，首次制备出兼具深红光cpl、tadf和i型光敏化性能的光敏剂；（2）本发明所制备的手性光敏剂经白光照射，即可产生i型活性氧（•oh），对氧气浓度不敏感，有效克服了传统光敏剂在乏氧肿瘤微环境中疗效差的瓶颈，且•oh的产率是商用光敏剂rb的20倍以上；（3）通过两亲性聚合物封装制备的脂质纳米粒子

s-aqdpa@nps，粒径均一（≈ 100 nm）、稳定性好，显著提高了该手性分子的水溶性和生物相容性，且可通过epr效应被动靶向肿瘤组织。