【摘 要】
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光激活荧光探针由于高时空分辨率在生化信息获取方面具有巨大的潜力,近年来已被广泛应用于生物成像、生物传感以及诊疗领域。高时空分辨率、生物正交性和操控性高等使光作为理想刺激在生物应用研究中进展迅速。大多数光激活荧光探针存在光激活效率低、易生成毒副产物、合成过程繁杂等问题。为克服上述问题,本论文基于光氧化原理构建了一系列光激活荧光探针,研究了其理化性质与光激活机理,并将其应用于生物诊疗和成像中。具体研究
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（21788102,51620105009,22175065,21877040,U1801252）；
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光激活荧光探针由于高时空分辨率在生化信息获取方面具有巨大的潜力,近年来已被广泛应用于生物成像、生物传感以及诊疗领域。高时空分辨率、生物正交性和操控性高等使光作为理想刺激在生物应用研究中进展迅速。大多数光激活荧光探针存在光激活效率低、易生成毒副产物、合成过程繁杂等问题。为克服上述问题,本论文基于光氧化原理构建了一系列光激活荧光探针,研究了其理化性质与光激活机理,并将其应用于生物诊疗和成像中。具体研究内容与结果如下:（1）化疗作为最常见的癌症治疗方法之一,往往由于脱靶效应而产生严重的副作用影响其临床应用。开发能够提高治疗效率、减少副作用的精确化疗方法是十分必要。光激活策略特别适合于浅表肿瘤的治疗,用于原位激活前体药物。光催化激活策略的提出,能够进一步提高光激活化疗的效率。参考我们之前对光激活癌症诊疗的研究,本研究基于生物正交光催化原理,构建了低毒性的前药分子探针二氢白屈菜红碱（DHCHE）,前药分子可在可见光光照核黄素催化下,生成抗癌药物白屈菜红碱（CHE）,转变过程可通过绿光到红光的荧光转变监测,通过光调控实现对肿瘤细胞的杀灭和黑色素瘤荷瘤小鼠体内肿瘤生长的抑制。光催化机理通过实验以及密度泛函理论（DFT）计算验证。这种成像引导的生物正交光催化激活策略有望在临床上应用于精确的癌症化疗。（2）荧光分子发射波长越长,其组织穿透和抗自发荧光干扰的能力越强。为了实现长波长荧光发射,传统电子闭壳层荧光团需要引入更大的共轭结构单元、给-吸电子基团,合成步骤繁杂限制了其应用。与之相比,阳离子自由基的基态和激发态的能级差较小,容易实现长波长吸收,但目前绝大部分阳离子自由基的荧光发射能力很弱,且其在水溶液中的化学稳定性差,限制了其生物成像应用。本研究通过光氧化反应,将化疗药物苯丁酸氮芥,原位氧化为相应的具有发光性质的阳离子自由基,可用于指示苯丁酸氮芥药物在细胞中的分布。这种光激活生成发光阳离子自由基的策略,有望于用于分析药物的作用机制。最后,本论文总结了所制备的光激活荧光探针在生物成像及诊疗中的优势,并对后续工作进行了展望。
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