基于ISC过程“开-关”型焦脱镁叶绿酸a类光敏剂的构建及细胞响应性研究

Photodynamic therapy (PDT) has been accepted by increasing numbers of Cancer patients, due to the advantage of low injury, repeatable and palliative treatment. However, the poor selectivity of most photosensitizers resulted in the damage of normal cells and remaining in dark for long period after the PDT, which was the obstacle for development. Focusing on the problem, this project will construct the off-on methylpheophorbide-a photosensitizers through the introduction of the activatable groups, based on the ISC process. In normal cells, there is no photodynamic activity because ISC was in closed state ; nevertheless, the photodynamic activity will recover after the H2O2 in tumor cells changes the structures of activatable groups. At last, the photosensitizers realize the high selectivity to tumor cells. On this basis, the structure-function relationship and the sensitivity，accuracy were established between the activatable-group structres and the activatable peoperty, There is great meaning and excellent applied prospect on new thought of high selectivity.

光动力学疗法作为一种新的癌症治疗手段，因具有创伤低、可重复使用、易实现姑息治疗等优势，被越来越多被患者所接受。但PDT所用光敏剂对肿瘤的选择性不理想，易产生毒副作用，疗后仍需长时间避光，限制了其发展。针对该问题，本项目拟以调控“形成三重态光敏剂的ISC过程”为突破口，通过引入对ISC实现“开-关”效果的功能基团为手段，构建出肿瘤细胞选择性激活光敏剂。在正常细胞内，光敏剂中的调控基团使ISC处于“关闭”状态，无光动力活性；在肿瘤细胞内，其较高浓度的H2O2改变调控基团结构，使ISC过程“打开”，光敏剂恢复光动力活性，实现了光敏剂对肿瘤的高选择性杀伤。在此基础上，进一步探寻不同调控基团结构与ISC “关闭” 效果之间的构效关系及被H2O2激活后所表现不同灵敏度、准确度的差异性原因，为构建高选择性光敏剂提供新思路，对提高PDT技术及应用范围具有重要的科学意义。

在光动力学治疗过程中，光敏剂受激发后所发生的ISC过程（系间窜越）直接影响着单线态氧（1O2）的产生效率，因此可通过调控ISC过程来实现高选择性的PDT治疗。本项目基于肿瘤细胞中具有较高浓度过氧化氢的特征和过氧化氢可促进特定官能团水解的特性，在光敏剂结构中引入“硼酸酯、二茂铁、五氟苯、富勒烯”四类可被过氧化氢促进水解进而达到“开-关”型调控官能团，实现了对光敏剂产生1O2有效性调控。首先，对合成的新型光敏剂，利用1H-NMR、MALDI-TOF-MS等手段对其结构进行表征、确认，利用DFT对合成过程中反应机理及影响因素进行分析；其次，详细研究了系列光敏剂的光谱性能，确定其ISC过程所需的最佳激发波长；最后，在可见光激发下对光敏剂单线态氧量子产率进行测试，经过氧化氢激活后，1O2量子产率最大提高了3倍多（光敏剂S6，从0.12提升到0.49），相较于光敏剂未经调控基修饰前，光敏剂单线态氧量子产率普遍得到了提升,达到了“开-关”的效果。选择效果较优的光敏剂进行细胞响应性研究，取得较好的研究成果。通过该系列“开-关”型光敏剂设计合成及调控单线态氧性能测试研究，实验条件下实现肿瘤细胞和正常细胞的区别性响应，对光动力学治疗的高选择性治疗具有很好的指导意义和科学价值。