一種酞菁基化合物、制備方法及作為單、雙光子熒光探針在癌癥靶向及線粒體標(biāo)記中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種酞菁基化合物及其制備方法，該酞菁基化合物可癌癥靶向熒光成 像及活細(xì)胞線粒體熒光成像，可作為單、雙光子熒光探針應(yīng)用，屬于有機(jī)功能材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前癌癥治療的一個重大挑戰(zhàn)就是怎么有效的區(qū)分腫瘤和健康組織。由于癌細(xì) 胞與正常細(xì)胞具有必然的不同之處，所以癌癥診斷和治療方法主要是基于這些不同點(diǎn)而進(jìn) 行。癌細(xì)胞表面存在的特有受體作為腫瘤細(xì)胞的標(biāo)記物一直以來吸引著研宄者的興趣。利 用對該受體具有特有親和力的配體做為靶向分子，并與顯影劑或抗癌藥物相交聯(lián)，可以有 效的實(shí)現(xiàn)藥物在腫瘤中的聚集從而對癌癥進(jìn)行示蹤診斷和治療。與正常細(xì)胞相比，癌細(xì) 胞很重要的一個特點(diǎn)就是α νβ3整合素在其表面的過度表達(dá)，尤其是在乳腺癌、前列腺癌 中。研宄表明，具有RGD序列的多肽可以特異的與癌細(xì)胞或腫瘤血管表面的α νβ3整合素 (Integrin)結(jié)合，是一類非常有價值的靶向因子。其中，環(huán)狀多肽C-RGDyK是一種已證實(shí)的 能夠與α νβ 3整合素進(jìn)行特異性結(jié)合的穩(wěn)定小分子多肽，作為靶向因子廣泛應(yīng)用于多種探 針材料。
[0003] 由于紅光及近紅外光熒光探針能對深層組織成像的特點(diǎn)，使得該類熒光探針吸引 了人們極大的研宄興趣。酞菁作為一種大環(huán)共軛配合物，由于其優(yōu)異的光化學(xué)及光物理性， 使其不僅能在紅光-近紅外區(qū)域（>680nm)具有強(qiáng)吸收而且具有紅光-近紅外區(qū)域發(fā)射的 特點(diǎn)，從而使其成為一類新型的紅光-近紅外熒光分子探針。然而，酞菁在熒光發(fā)射的過程 中會伴隨著單線態(tài)氧的產(chǎn)生，從而對研宄對象尤其是生物組織具有極大的破壞性，而不利 于對生物過程的延續(xù)研宄。這一特點(diǎn)大大限制了酞菁作為紅光-近紅外熒光探針的應(yīng)用。 所以，迄今為止，不具有光毒性的酞菁類熒光探針未見報道，而且不具光毒性且能同時單、 雙光子線粒體成像的酞菁類熒光探針更未見報道。
[0004] 另外，雙光子熒光成像由于具有分辨率高，三維成像及對探針光漂白小等優(yōu)點(diǎn)，使 其在對生物的特異性結(jié)構(gòu)和位點(diǎn)識別中具有重要的作用。近年來，雖然雙光子熒光技術(shù)迅 速發(fā)展，而專用的雙光子熒光探針的開發(fā)卻為能及時跟上。因此，開發(fā)研制具有實(shí)際應(yīng)用價 值的雙光子熒光探針是大勢所趨。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種酞菁基化合物、制備方法與應(yīng)用。
[0006] 術(shù)語說明：
[0007] R⑶序列：由精氨酸、甘氨酸和天冬氨酸組成，存在于多種細(xì)胞外基質(zhì)中，可與11 種整合素特異性結(jié)合，能有效地促進(jìn)細(xì)胞對生物材料的粘附，常規(guī)市購產(chǎn)品。
[0008] c (RGDyK):序列為 cyclo (Arg-Gly-Asp-d-Tyr-Lys)，常規(guī)市購產(chǎn)品。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0010] 一種如式（I)所示的酞菁基化合物：
[0011]
【主權(quán)項】
1. 一種如式（I)所示的酞菁基化合物：
式（1)中，1 = 2112+、附2+、1%2+、？(12+、41 3+或2!1+，11 = 0-6，1?表示含有1?0序列的多肽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酞菁基化合物，其特征在于，M = Zn 2+; 優(yōu)選的，η = 0-3,進(jìn)一步優(yōu)選，η = 1 ; 優(yōu)選的，R為c-RGDyK。
3. -種權(quán)利要求1或2中式（I)所示的酞菁基化合物的制備方法，包括步驟如下： (1) 以4-羥基鄰苯二腈為起始原料，在堿性條件下于N，N-二甲基甲酰胺溶劑中，與 BrCH2 (CH2CH2) WOOR1反應(yīng)，制備如下式（a)所示的4-取代-二氰基苯；反應(yīng)溫度室溫，攪拌 反應(yīng)16-36小時.
R1 表示-CH 3或-CH 2CH3, η = 0-6 ; (2) 將步驟⑴所得的產(chǎn)物4-取代-二氰基苯（a)和4-[ (4-叔丁基）苯氧基]鄰苯 二腈（b)作為反應(yīng)物，加入直鏈醇R2OH溶劑中，加入或不加入金屬鹽，催化劑為1，8-二氮雜 二環(huán)-雙環(huán)（5, 4, 0)-7-^烯（DBU)，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在120-180°C溫度下，攪拌反應(yīng)4~24 小時，制備如式（c)的金屬或氫的不對稱酞菁配合物；金屬鹽為的金屬的氯化鹽、醋酸鹽或 硫酸鹽；
式（c)中，R2表示-CmH2m+1，m = 5, 6, 7 或 8 ;M = Zn2+、Ni2+、Mg2+、Pd2+、Al 3+或 2H+，η = 0-6 ； (3) 將步驟（2)所得產(chǎn)物金屬或氫的不對稱酞菁配合物（c)溶于四氫呋喃中，然后逐 滴加入到水/甲醇的飽和NaOH溶液中，設(shè)定反應(yīng)溫度為40~60°C，攪拌反應(yīng)16-36h ;減壓 除去有機(jī)溶劑，然后加入鹽酸溶液至pH = 2~3,所得沉淀過濾、洗滌后真空干燥得到如式 (d)的含有一個羧基的金屬或氫的不對稱酞菁配合物；
式（d)中，M = Zn2+，Ni2+，Mg2+，Pd2+，Al 3+或 2H+;n = 0-6 ; (4) 將步驟（3)所得產(chǎn)物含有一個羧基的金屬或氫的不對稱酞菁配合物（d)作為反應(yīng) 物，與N-羥基琥珀酰亞胺（NHS)和1-(3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽（EDC) - 同加入四氫呋喃中，室溫下攪拌反應(yīng)24-72h ;減壓除去有機(jī)溶劑，然后將所得產(chǎn)物與含RGD 的多肽共同加入N，N-二甲基甲酰胺溶劑中，催化劑為N，N-二異丙基乙基胺（DIPEA)，反應(yīng) 溫度室溫，攪拌反應(yīng)24-48小時，制得式（I)中的酞菁基化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)中4-羥基鄰苯二腈與 ^CH2(CH2CH2) WOOR1 的摩爾比為 1 :2 ~5 ; 優(yōu)選的，步驟（1)中堿性條件是加入1(20)3;每毫摩爾反應(yīng)物4-羥基鄰苯二腈,K 2CO3用 量為 3-10mmol ； 優(yōu)選的，步驟（1)中，每毫摩爾反應(yīng)物4-羥基鄰苯二腈，N，N-二甲基甲酰胺用量為 2_5mL〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)中，反應(yīng)物4-[ (4-叔丁基） 苯氧基]鄰苯二腈和反應(yīng)物4-取代-二氰基苯的投料摩爾比為10 :1~4 ; 優(yōu)選的，步驟（2)中，反應(yīng)物4-[(4_叔丁基）苯氧基]鄰苯二腈和與金屬鹽的投料摩 爾比為1 :0. 25~2 ; 優(yōu)選的，步驟（2)中，R2OH溶劑為正戊醇、正庚醇或正辛醇； 優(yōu)選的，步驟（2)中，每毫摩爾反應(yīng)物4-[(4_叔丁基）苯氧基]鄰苯二腈，催化劑DBU 用量為0. 2-0. 8mL，R2OH溶劑的用量為5-15mL。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（3)中，水/甲醇的體積比為水： 甲醇=1 :5_10 ; 優(yōu)選的，每毫摩爾不對稱酞菁配合物，四氫呋喃的用量為15_60mL，水/甲醇的飽和 NaOH溶液用量為500-1000 mL。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（4)中，反應(yīng)物中的含RGD序列 的多肽為環(huán)狀多肽C-RGDyK ; 優(yōu)選的，步驟（4)中，反應(yīng)物含有一個羧基的金屬或氫的不對稱酞菁配合物、N-羥基琥 珀酰亞胺（NHS)和1-(3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽（EDC)的投料摩爾比為 1 :2 ~4 :2 ~4 ; 優(yōu)選的，步驟（4)中，每毫摩爾含有一個羧基的金屬或氫的不對稱酞菁配合物，四氫呋 喃的用量為15_60mL ; 優(yōu)選的，步驟（4)中，反應(yīng)物含有一個羧基的金屬或氫的不對稱酞菁配合物、含RGD序 列的多肽投料摩爾比為1 :1~2 ; 優(yōu)選的，步驟（4)中，每毫摩爾反應(yīng)物含有一個羧基的金屬或氫的不對稱酞菁配合物， 催化劑N，N-二異丙基乙基胺（DIPEA)的用量為0. 15-0. 5mL，N，N-二甲基甲酰胺的用量為 5_15mL〇
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（4)中還包括反應(yīng)產(chǎn)物的分離 提純步驟，將反應(yīng)混合物凍干后溶于THF過濾，濾渣用DMSO洗下，凍干，即得提純后的式（I) 中的酞菁基化合物。
9. 權(quán)利要求1或2所述酞菁基化合物作為單、雙光子熒光探針在靶向癌細(xì)胞熒光成像 中的應(yīng)用； 優(yōu)選的，在前列腺癌細(xì)胞熒光成像中的應(yīng)用。
10. 權(quán)利要求1或2所述酞菁基化合物作為單、雙光子熒光探針在標(biāo)記或顯示線粒體在 活細(xì)胞中的分布的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種酞菁基化合物、制備方法及作為單、雙光子熒光探針在癌癥靶向及線粒體標(biāo)記中的應(yīng)用，該酞菁基化合物具有式(I)的結(jié)構(gòu)，是一種不對稱的酞菁金屬配合物，R表示含有RGD序列的多肽，n為0-6；不僅對癌細(xì)胞具有特有的選擇性，同時在活細(xì)胞線粒體中專一定位，是一種多功能熒光分子探針。本發(fā)明還提供所述酞菁基化合物的制備方法，工藝簡單，適用范圍廣。酞菁基化合物克服了酞菁普遍存在的光毒性，在12J/cm2的紅光照射能量下，細(xì)胞成活率在95％以上，在單、雙光子腫瘤成像和線粒體成像中具有良好的應(yīng)用價值。
【IPC分類】C09K11-06, C07K5-12, C12Q1-02
【公開號】CN104861039
【申請?zhí)枴緾N201510243637
【發(fā)明人】劉偉, 劉久榮, 欒立強(qiáng), 方文娟
【申請人】山東大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月14日