[发明专利]一种高荧光碳量子点与二氢卟吩e6复合光敏剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高荧光碳量子点与二氢卟吩e6复合光敏剂及其制备方法，以镁元素和氮元素双杂化的高荧光碳量子点作载体，通过碳量子点表面的短链氨基与二氢卟吩e6复合形成新型光敏剂，该光敏剂具有良好的水溶性，荧光共振能量转移效率最高达84％，其一单氧产率是二氢卟吩e6的两倍，对癌细胞具有显著的光动力治疗效果。

技术领域

本发明涉及一种光敏剂及制备方法，尤其是涉及一种高荧光碳量子点与二氢卟吩e6复合光敏剂。

背景技术

光动力疗法(Photodynamic Therapy，PDT)是一种利用光动力反应进行疾病诊断和治疗的新技术，在恶性肿瘤治疗方面已引起广泛关注。PDT的基本过程如下：光敏剂进入机体并被肿瘤组织选择性摄取和漪留，在特定波长的光照射下，光敏剂吸收光子的能量跃迁到不稳定的激发态，在其返回基态过程中产生活性氧物质(Reactive oxygen species，ROS)，特别是一单氧(1O2)，从而杀死肿瘤细胞，达到肿瘤治疗作用。PDT涉及三要素：光、光敏剂和氧。由于PDT是在活体上进行，活体组织含氧，而光源必须满足光敏剂的激发要求，所以光敏剂是PDT的核心。

目前常用的光敏剂多数由于分子结构上π共轭域的存在而呈疏水性，直接在水性生理环境中应用时，很容易发生团聚而导致ROS产率严重降低，进而影响PDT的效果。此外，光敏剂对病灶靶向选择性不足、荧光量子产率与传统有机染料相比较低、最大吸收峰常在可见光区域(特别是短波区)等等问题，都限制了PDT的广泛应用。

针对以上问题，哈尔滨工业大学戴志飞课题组研制了集荧光诊断和PDT于一体的卟啉硅质体，避免了卟啉分子的聚集，显著提高了光敏剂产生1O2的能力，增强了对癌细胞的杀伤力。也有报道采用聚离子复合物囊泡、聚合物胶囊、脂质体和纳米颗粒等药物传递系统负载光敏剂，提高光敏剂的利用率和靶向性，实现了更强的光毒作用。中科院长春光学精密机械与物理研究所孔祥贵课题组将具有荧光上转换特性的纳米颗粒(NaYF4:Yb3+,Er3+)与孟加拉玫瑰红(rose bengal，RB)通过共价键结合形成复合光敏剂，经近红外光激发，超过80％的上转换荧光传递给RB，显著提高了PDT效果。Xu等采用金纳米棒增强卟啉光敏剂，不仅实现双光子激发荧光成像，而且双光子激发可显著提高1O2产率。青岛科技大学陈克正课题组以稀土元素掺杂ZnO量子点，开发了一种兼备荧光和磁性双功能的ZnO:Er,Yb,Gd纳米颗粒，与光敏剂亚甲基蓝复合后，实现了980nm激发PDT杀死癌细胞。

上述研究均在不同程度上改善了光敏剂的疏水性和靶向性，但是，不论是稀土类的上转换发光纳米颗粒，金纳米棒，还是半导体量子点，多数含有重金属元素，对人体健康与环境存在较大潜在危害。因此，研制新型具有低毒性、高荧光量子产率、荧光稳定、高靶向性和水溶性的光敏剂，对于提高PDT效果十分必要。

碳量子点(Carbon quantum dots，CDs)是继碳纳米管、石墨烯、纳米金刚石之后，碳纳米材料家族的新成员。2004年美国南卡罗来纳大学Walter A.Scrivens等在纯化碳纳米管粗产物时，意外发现了一种荧光碳纳米颗粒。2006年Ya-Ping Sun课题组用激光消融碳靶法也制得了这种荧光碳纳米粒子，并将其命名为“碳量子点”。发展至今，CDs合成方法已包括电弧放电法、激光消融法、电化学氧化法、燃烧/热氧化法、载体法与微波辅助法等等。CDs具有优异的荧光性能与生物相容性，目前已在细胞成像、靶向示踪、分析化学、光学器件和非病毒转基因载体等诸多方面展现出应用价值。厦门大学陈小元课题组的研究表明，将光敏剂与CDs共轭结合可防止光敏剂团聚，提高光敏剂的稳定性和水溶性，增强光敏剂在动物体内荧光成像和PDT效果。复旦大学陈暨耀课题组利用CDs具有较大双光子吸收截面的特点，将CDs与光敏剂复合并实现了700nm双光子激发复合光敏剂。而最新的研究表明，N和S元素共掺杂的石墨量子点在800nm双光子激发下具有很高的1O2产率。