本技术涉及一种新型近红外光敏剂及其制备方法和应用,旨在提升PDT光敏剂在近红外光区域的应用效果。该技术通过创新的制备工艺,有效解决了传统光敏剂在近红外区域效果不佳的问题,为光动力治疗领域提供了新的解决方案。
背景技术
光动力疗法(PDT)是指光敏剂(PSs)利用光能产生活性氧(ROS)来消除癌细胞的治疗方法,因其无创伤、易操作、特异性强等特点,近年来备受关注。具体来说,PDT分为I型和II型,通过两种机制发挥作用。I型PDT涉及PSs的激发三重态(T1
)向周围基质的电荷转移,从而产生自由基,包括羟基自由基(·OH)和超氧阴离子自由基(·O2
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)。II型PDT涉及PSs的激发三重态(T1
)向周围氧分子的能量转移,形成单线态氧(1
O2
)。PDT产生的自由基和1
O2
会杀死癌细胞并消灭肿瘤。然而遗憾的是,大多数商用光敏剂的激发波长较短,主要位于可见光区域,穿透深度较浅,这限制了它们在生物领域的进一步应用。相比之下,近红外(NIR)光比可见光具有更深的穿透深度和更好的生物安全性,因此开发近红外PSs,尤其是吸收波长超过800nm的PSs,在实现深穿透PDT方面大有可为。例如,美国食品和药物管理局(FDA)批准的一种成像试剂吲哚菁绿(ICG),其最大吸收波长为780nm,已被广泛应用于光动力治疗。然而,ICG在808nm激光照射下只显示出尾部吸收,ROS产率较低,并且在近红外光激发下容易导致光漂白,这些缺点严重阻碍了其进一步研究和临床实践。为了解决这些问题,人们开发了一系列近红外PSs,如半导体聚合物(SPs)和共轭小分子(CSMs)。然而,大多数近红外PSs的激发波长小于800nm,相对较短,并且ROS产率低,在临床应用中效果不佳。
系间窜跃(ISC)过程发生在分子的单线态激发态(S1
)和三重态激发态(T1
)之间,在这一过程中,激发态分子经历了从S1
到T1
的非辐射跃迁,奠定了PDT的基础。目前,为了促进ROS的生成,普遍采用的策略是在PSs中加入卤素原子和重金属原子等重原子,以增强分子的自旋轨道耦合,从而促进ISC过程,提高PDT的疗效。然而,重原子可能会引起长期毒性问题,阻碍其潜在的临床应用。破译ISC动力学对于探索新型高效PSs至关重要,调控ISC过程是改善ROS生成的另一种有效策略。但是,由于PSs显著的不稳定性和较高的三重态能级(T1
)要求(通常高于O2
的单重态能级),设计超过800nm的响应型PSs相当困难,更不用说提高其光动力疗法效果的安全有用的策略了。
近年来,具有可调能级和强近红外吸收能力的非富勒烯有机半导体因其出色的光伏性能而被广泛用作有机光伏(OPVs)材料的受体结构(A)。Y6作为一种新兴的非富勒烯受体(NFA),具有以缺电子核心(苯并噻二唑,BT)为基础的中心融合环,极大地提升了OPVs器件的功率转换效率,达到创纪录的15.7%。受Y6的启发,大量具有A-D-A′-D-A构型的Y-衍生物被设计、合成且被应用于OPVs领域。通过工程化BT核、端基和烷基链,可以很容易地优化Y-衍生物的性能。考虑到非富勒烯分子具有很强的近红外吸收能力和易于修饰的特性,其在OPVs之外(如生物医学领域)也大有可为。但是截止目前,他们在生物医学领域尚未应用,并且其激发动力学研究尚不明确。
实现思路