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一种近红外染料

阅读:66发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种近红外染料专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 近红外 染料,将3‑溴丙酸甲酯和碘化钠在丙 酮 里合成3‑碘丙酸甲酯和5‑碘‑2,3,3‑三甲基‑3H‑吲哚并溶于乙腈中加热回流柱层析得到5‑碘‑1‑(3‑甲 氧 基‑3‑异丙基)‑2,3,3‑三甲基‑3H‑吲哚‑1‑碘化物,并溶于甲醇中,与氢氧化锂的 水 溶液反应柱层析得到1‑(2‑羧乙基)‑5‑碘‑2,3,3‑三甲基‑3H‑吲哚‑1‑碘化物,用二氯甲烷与戊二烯 醛 缩二苯胺 盐酸 盐和二氯甲烷混合搅拌,通过 真空 旋转 蒸发 除去 溶剂 并用 乙醇 代替,通过真空旋转蒸柱色谱纯化得到CyI。本发明的有益效果是用于NIR光介导的深层组织的癌症联合光疗并取得了良好的 治疗 效果。,下面是一种近红外染料专利的具体信息内容。

1.一种近红外染料,其特征在于:近红外染料CyI合成方法包括,首先将3-溴丙酸甲酯
20g,0.12mol和碘化钠40g,0.24mol在丙里通过Finkelstein方法合成3-碘丙酸甲酯作为产物a;Chem.Commun方法合成5-碘-2,3,3-三甲基-3H-吲哚6g作为产物b,49.3%;然后将产物a和b溶于乙腈中加热回流48小时,柱层析得到5-碘-1-(3-甲基-3-异丙基)-2,3,3-三甲基-3H-吲哚-1-碘化物作为产物c,2.5g,64%;将产物c溶于甲醇中,与氢氧化锂的溶液
40℃反应8小时后,柱层析得到1-(2-羧乙基)-5-碘-2,3,3-三甲基-3H-吲哚-1-碘化物作为产物d,1g,41.67%;在0℃下,用乙酸酐110mg,1.08mmol的二氯甲烷1mL溶液与戊二烯缩二苯胺盐酸盐284mg,1mmol和N,N-二异丙基乙胺500mg,3.9mmol的二氯甲烷3mL溶液混合,并在室温下搅拌3小时,通过真空旋转蒸发除去溶剂并用乙醇代替;将产物d 640mg,
1.79mmol和乙酸钠730mg的乙醇5ml悬浮液加入上述溶液中,并将混合物在80℃下搅拌过夜,通过真空旋转蒸发进行浓缩,柱色谱纯化得到绿色固体,即为最终产物CyI 200mg,
25.7%;
将3-溴丙酸甲酯20g,0.12mol和碘化钠40g,0.24mol在丙酮里通过Finkelstein方法合成3-碘丙酸甲酯作为产物a;Finkelstein方法参考文献1:J Atchison,S Kamila,H Nesbitt,et al.Iodinated cyanine dyes:a new class of sensitisers for use in NIR activated photodynamic therapy(PDT);所述Chem.Commun.,2017,53,2009--2012中的方法合成5-碘-2,3,3-三甲基-3H-吲哚6g作为产物b,49.3%;
近红外染料CyI合成步骤和结构式:
(i)SOCl2氯化亚砜/MeOH甲醇/refluxed回流;(ii)KI碘化/acetone丙酮;(iii)NaNO2亚硝酸钠,SnCl2氯化亚·2H2O/HCl浓盐酸/H2O水;(iv)3-methyl-2-butanone3-甲基-2-丁酮/CH3COOH醋酸;(v)CH3CN乙腈/refluxed回流;(vi)LiOH氢氧化锂/MeOH甲醇/H2O水/
40℃;(vii)Glutacondianil hydrochloride戊二烯醛缩二苯胺盐酸盐/acetic anhydride乙酸酐/DIEA N,N-二异丙基乙胺/DCM二氯甲烷。

说明书全文

一种近红外染料

技术领域

[0001] 本发明属于化合物技术领域,涉及一种集近红外荧光成像及光动学/光热治疗于一体的近红外染料。

背景技术

[0002] 光学治疗学通过光照将影像学和光疗协同结合,是克服内在癌症治疗挑战的极有前途的策略。光热疗法(PTT)和光动力学疗法(PDT)是在肿瘤治疗中最为广泛使用的两种不同的光学疗法,因为其与传统化疗和放疗相比具有优异的空间特异性,无创性并且对正常组织的损伤较小。PTT利用光热剂吸收特定波长的光,然后转化为热量导致局部环境温度升高和不可逆的损伤,诱导癌细胞凋亡或坏死;PDT是一种有效的肿瘤治疗方法,它将光敏剂(PSs)与特定波长的激发光结合起来产生光毒性效应。PS在一定波长的光照射下产生活性物质(ROS),特别是单线态氧(1O2)以杀死癌细胞。尽管光疗在治疗肿瘤方面表现出令人振奋的结果,但是单独一种光疗方式对体内肿瘤(特别是在大肿瘤和深肿瘤)的治疗效果有限。由于PDT和PTT具有不同的癌症治疗机制,所以将它们结合到一起可以克服这些缺点。同时,具有诊断潜能的深部组织成像技术可用于鉴别显微肿瘤,监测实时药代动力学,检测药物定位和个性化干预程序,从而可以实现更精确和高效的治疗。对于临床相关应用,理想的PDT和PTT试剂应在近红外(NIR)区域(650-900nm)显示强吸光度,在这个区域中组织色素和血红蛋白的吸收系数相对较低,以达到深层组织穿透的效果并能最小化来自组织自体荧光的干扰。
[0003] 最近已有许多在近红外区域有吸收的材料作为多模式肿瘤光疗的有效成像或治疗剂。然而,现有的无机光疗试剂,如金纳米,纳米颗粒,氧化物纳米颗粒和生物通常具有一些缺点,包括不可生物降解性和体内长时间停留增加其长期毒性。与无机纳米粒子相比,有机近红外染料可以避免金属离子诱导的体内毒性问题并且具有更好的生物相容性,已被证明在临床光学治疗学应用方面具有极大潜力。到目前为止,已经开发了几种NIR染料应用于协同PDT和PTT,如酞菁分子,花青染料,并且已经表现出明显的治疗功效。例如,已被美国食品和药物管理局(FDA)批准用于临床应用的吲哚菁绿(ICG)已被开发作为一种光疗药物试剂。然而,用于肿瘤治疗的NIR花青染料单线态氧产率较低,对肿瘤的治疗效果较差。PDT中的单线态氧产生涉及从光敏剂的激发三重态到分子氧的基态的能量转移。PS的激发三重态是由PS的光激发单线态通过系间窜越(ISC)产生的,因此产生的1O2的数量取决于ISC的效率。众所周知,重原子的存在,自旋—轨道耦合可以促进单重态和三重态之间的ISC速率。将重金属离子引入光敏剂可以促进单线态氧的产生。因此,花青类染料的金属络合物的设计将会大大增强PDT光敏剂的活性氧产率。
[0004] Atchison等构建了碘化IR783用于高效近红外光动力疗法,但仍有几个问题在未来的临床应用中有待解决,包括(i)长期生物毒性,(ii)生物降解性和体内清除(iii)光-光热转换效率和(iv)通过NIR光穿透深部组织治疗癌症的PTT/PDT协同效率不明确。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种近红外染料,本发明的有益效果是通过制备Cy7的碘化衍生物CyI,首次将它们开发用于NIR光介导的深层组织的癌症联合光疗并取得了良好的治疗效果。
[0006] 本发明所采用的技术方案是近红外染料CyI合成方法包括,首先将3-溴丙酸甲酯20g,0.12mol和碘化钠40g,0.24mol在丙里通过Finkelstein方法合成产物3-碘丙酸甲酯(产物a);参考文献1:J Atchison,S Kamila,H Nesbitt,et al.Iodinated cyanine dyes:
a new class of sensitisers for use in NIR activated photodynamic therapy(PDT).Chem.Commun.,2017,53,2009--2012中的方法合成5-碘-2,3,3-三甲基-3H-吲哚(产物b)6g,49.3%;然后将a和b溶于乙腈中加热回流48小时,柱层析得到5-碘-1-(3-甲氧基-
3-异丙基)-2,3,3-三甲基-3H-吲哚-1-碘化物(产物c)2.5g,64%;将c溶于甲醇中,与氢氧化锂的溶液40℃反应8小时后,柱层析得到1-(2-羧乙基)-5-碘-2,3,3-三甲基-3H-吲哚-
1-碘化物(产物d)1g,41.67%;在0℃下,用乙酸酐110mg,1.08mmol的二氯甲烷1mL溶液与戊二烯缩二苯胺盐酸盐284mg,1mmol和N,N-二异丙基乙胺500mg,3.9mmol的二氯甲烷3mL溶液混合,并在室温下搅拌3小时,通过真空旋转蒸发除去溶剂并用乙醇代替。将d640mg,
1.79mmol和乙酸钠730mg的乙醇5ml悬浮液加入上述溶液中,并将混合物在80℃下搅拌过夜,通过真空旋转蒸发进行浓缩,柱色谱纯化得到绿色固体,即为最终产物CyI 200mg,
25.7%。
[0007] 进一步,近红外染料CyI合成步骤和结构式:
[0008]
[0009] (i)SOCl2/MeOH/refluxed;(ii)KI/acetone;(iii)NaNO2,SnCl2·2H2O/HCl/H2O/-10℃;
[0010] (iv)3-methyl-2-butanone/CH3COOH;(v)CH3CN/refluxed;(vi)LiOH/MeOH/H2O/40℃;(vii)Glutacondianil hydrochloride/acetic anhydride/DIEA/DCM。附图说明
[0011] 图1是CyI结构示意图;
[0012] 图2为本发明制备的近红外染料在自然光下和近红外光下的照片;
[0013] 图3为本发明制备的近红外染料的紫外-可见吸收光谱
[0014] 图4为本发明制备的近红外染料CyI与其他近红外染料(Cypate和Cy7)的单态氧产率和光热产率;
[0015] 图5为本发明制备的近红外染料CyI与其他近红外染料(Cypate和Cy7)的光热产率(左),以及CyI在不同激光强度下的光热产率(右);
[0016] 图6为本发明制备的近红外染料与其他近红外染料(Cypate和Cy7)对HepG2细胞的成活率;
[0017] 图7为本发明制备的近红外染料的急性毒性试验;
[0018] 图8为本发明制备的近红外染料的体外药效实验。

具体实施方式

[0019] 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0020] 1.CyI的合成与表征
[0021] 如图1所示,合成结构为1的化合物,具体合成方法如下:
[0022] 首先,将3-溴丙酸甲酯(20g,0.12mol)和碘化钠(40g,0.24mol)在丙酮里通过Finkelstein方法合成3-碘丙酸甲酯(产物a);参考文献1中的方法合成5-碘-2,3,3-三甲基-3H-吲哚(产物b)(6g,49.3%);然后将a和b溶于乙腈中加热回流48小时,柱层析得到5-碘-1-(3-甲氧基-3-异丙基)-2,3,3-三甲基-3H-吲哚-1-碘化物(产物c)(2.5g,64%);将c溶于甲醇中,与氢氧化锂的水溶液40℃反应8小时后,柱层析得到1-(2-羧乙基)-5-碘-2,3,3-三甲基-3H-吲哚-1-碘化物(产物d)(1g,41.67%);在0℃下,用乙酸酐(110mg,1.08mmol)的二氯甲烷(1mL)溶液与戊二烯醛缩二苯胺盐酸盐(284mg,1mmol)和N,N-二异丙基乙胺(500mg,3.9mmol)的二氯甲烷(3mL)溶液混合,并在室温下搅拌3小时。通过真空旋转蒸发除去溶剂并用乙醇代替。将d(640mg,1.79mmol)和乙酸钠(730mg)的乙醇(5ml)悬浮液加入上述溶液中,并将混合物在80℃下搅拌过夜,通过真空旋转蒸发进行浓缩,柱色谱纯化得到绿色固体,即为最终产物CyI(200mg,25.7%)
[0023] 参考文献1:J Atchison,S Kamila,H Nesbitt,et al.Iodinated cyanine dyes:a new class of sensitisers for use in NIR activated photodynamic therapy(PDT).Chem.Commun.,2017,53,2009--2012
[0024] 质谱鉴定:m/z:776.69(MW:776.5)。核磁分析结果:1H NMR(CD3OD,400MHz)δ:7.92(m,2H),7.79(s,2H),7.70(d,J=8.0Hz,2H),7.58(s,1H),7.13(d,J=8.0Hz,2H),6.58(t,J=14.0Hz,2H),6.35(d,J=12.0Hz,2H),4.29(s,4H),2.65(s,4H),1.66(s,12H)。
[0025] 为了确定所合成的CyI的近红外成像、产生活性氧及光热功能,首先测定CyI的吸收光谱和荧光光谱(图3),CyI的最大吸收峰750nm,荧光发射峰821nm,荧光产率为48%,是我们前期研究中所用的近红外染料cypate的荧光产率(13%)的3.69倍,可有效的作为体内肿瘤成像的荧光探针。图2为本发明制备的近红外染料在自然光下和近红外光下的照片。
[0026] 为了评估CyI产生单态氧的效率,使用SOSG试剂盒测定。SOSG(激发/发射最大~504/525nm)在单线态氧存在下发出绿色荧光,使用荧光分光光度计测定样品荧光强度来确定单线态氧的产量。将近红外染料Cypate、CyI、Cy7分别在不同激光强度下照射5分钟的单线态氧产量(照射波长:808nm,激光强度0.3,0.96或1.6W/cm2),结果如图4所示,随着光照强度的增加,CyI、Cy7、Cypate的活性氧产量也在增加,其中以CyI的活性氧产量增加最快,并且在相同光照条件下的活性氧产量最多,大约是Cypate的5倍,Cy7的2倍。由此可见,CyI相较于Cy7、Cypate有较好的PDT效果,更适用于光动力学治疗。利用公式计算CyI的单线态氧产率为0.78。
[0027] 利用热电偶探针测定在近红外光照下CyI水溶液中温度的变化情况,以此来反应其光热性能。将Cypate、CyI、Cy7水溶液分别在相同激光强度下照射8分钟(照射波长:808nm,激光强度0.96W/cm2),记录温度变化情况,结果如图5所示,各染料水溶液的温度随着近红外的照射时间先升高,照射4min后,趋于不变,其中CyI的水溶液温度变化最多,最高可达到60℃,由于细胞或组织周围温度达到45℃以上时会发生不可逆的热损伤,所以我们合成的CyI可作为有效的光热试剂。进一步,我们改变不同的近红外光照强度(0.3,0.96或
1.6W/cm2),考察CyI的水溶液中温度变化情况,随着光照强度的增强,光热效应也随之增强,但在光照强度为0.3W/cm2时,溶液温度最高升到31℃,表明该强度不能使CyI产生光热效应,但是可以作为光敏剂产生光动力学治疗效果,因此,通过调节近红外光照强度,可以调节CyI的光动力学性能到光动力学+光热性能,为PDT与PTT的协同治疗提供理论依据。
[0028] 2.生物安全性评价
[0029] 细胞存活率:首先通过MTT实验考察CyI对小鼠正常成骨细胞MC3T3-E1的细胞毒性,结果如图6所示,CyI与Cy7和Cypate的细胞抑制能力相似,细胞最终成活率都在100%左右,说明CyI对细胞的增殖没有抑制作用。
[0030] 动物存活率:将CyIPBS溶液(0.2mL)通过尾静脉注射到昆明小鼠体内,对照组给予相同体积的PBS缓冲液(0.2mL),注射后,将小鼠放回动物室并随意喂食,考察一个月内小鼠的反应行为和存活率。观察结果表明,CyI没有导致试验小鼠的显著异常反应,即使在最高剂量组(10mg/kg),小鼠的死亡率为0。
[0031] 组织病理学检测:为了进一步确认CyI对受试动物的低毒性,我们将小鼠的主要器官,包括肝脏,肾脏,脾脏,心脏和脏在注射CyI后切除分离并进行病理学评估,如图7所示,当注射2.5,5和10mg/kg剂量时没有观察到CyI组和PBS组的组织学不同,最高剂量组(10mg/kg)显示肝脏以细胞水肿的形式受到轻微损伤。所有这些毒性研究表明CyI在正常剂量(<5mg/kg)且没有近红外光照时表现出无毒性或低毒性。
[0032] 3.体外协同治疗效果考察
[0033] MTT试验
[0034] 为了评估在细胞水平上在NIR照射下CyI的协同治疗效果,在人肝癌细胞系HepG2中进行MTT测定。结果表明,在808nm,0.96W/cm2NIR激光照射细胞3分钟,结果如图8所示,细胞存活率<3%,说明该染料具有很好的协同光疗效果。
[0035] 以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所
[0036] 做的任何简单修改,等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。
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