一種雙邊生物素-酞菁鋅軛合物及其制備和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于抗癌藥物設(shè)計、合成領(lǐng)域，具體涉及一種雙邊生物素-酞菁鋅輒合物 及其制備和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 癌癥已日漸成為人類健康的第一殺手，它嚴重威脅著人們的健康。光動力治療 (PhotodynamicTherapy，TOT)是繼手術(shù)、化療和放療等三大傳統(tǒng)腫瘤治療手段之后的新 型癌癥治療技術(shù)，是激光、醫(yī)學(xué)、生物和化學(xué)的一個重要新型交叉學(xué)科和研究領(lǐng)域。光動力 治療是富集于病變組織的光敏劑被一定波長的光激發(fā)后經(jīng)過一系列的光物理和光化學(xué)反 應(yīng)，使組織中的氧分子轉(zhuǎn)變成具有細胞毒性的活性氧（ReactiveOxygenSpecies，R0S)，從 而實現(xiàn)對病變細胞和組織的破壞，是治療腫瘤與非腫瘤疾病的一種新手段。光動力治療是 基于對光敏劑的使用與控制：光敏劑能選擇性地滯留在腫瘤細胞中，富集后用一定波長的 光激發(fā)使其產(chǎn)生光動力反應(yīng)，從而殺死癌細胞。完整的光動力治療包含三個部分：光敏劑、 光和分子氧，三要素相互作用，缺一不可。其中，光敏劑是光動力治療的核心部分，對光動 力治療效果有直接的決定性作用。由于傳統(tǒng)的第一、二代光敏劑存在一些缺點，如：組分不 明、結(jié)構(gòu)不確定、對腫瘤的選擇性差、靶向性不足等。因此，在第二代光敏劑的基礎(chǔ)上，提出 第三代光敏劑，主要是針對第二代光敏劑的缺點設(shè)計的，是第二代光敏劑的衍生物。酞菁 (Phthalocyanine，Pc)是具有代表性的第二代光敏劑，是卟啉合成衍生物，屬于苯并氮雜 卟啉范疇（苯并四氮雜卟啉）。酞菁配合物在長波紅光區(qū)(670nm-770nm)具有很強的吸 收，摩爾消光系數(shù)大（2. 5X105M1 ·cm光熱穩(wěn)定性好，單線態(tài)氧量子產(chǎn)率高。某些中心 金屬原子的引入可以提高光敏劑激發(fā)三線態(tài)的壽命，有利于單線態(tài)氧的產(chǎn)生。適當(dāng)取代基 的引入能使其吸收光譜進一步紅移。由于酞菁良好的光物理和光化學(xué)性質(zhì)以及化學(xué)可修飾 性強，在光動力治療研究領(lǐng)域備受親睞。
[0003] 靶向治療是指藥物只作用于腫瘤組織或細胞而對正常部位無影響。藥物對腫瘤組 織的選擇性可以通過多種方式來實現(xiàn)，包括被動靶向和主動靶向。主動靶向主要是在藥物 載體表面經(jīng)修飾引入某種靶向基團或直接將藥物和靶向基團共輒相連，如常用的靶向基團 有DNA/RNA片段、單克隆抗體、多肽、糖類、脂蛋白、維生素類等，這些靶向基團與腫瘤細胞 表面過度表達的受體或基因片段具有很強的特異性親和作用和識別功能。受體介導(dǎo)的靶向 藥物傳輸系統(tǒng)利用某些組織特有的或腫瘤細胞過度表達的受體，通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用 將藥物靶向轉(zhuǎn)運到特定的組織或細胞，具有特異性高、親和力強的特點，大大提高了藥物轉(zhuǎn) 運效率。
[0004] 小分子靶向基團具有大分子靶向基團所不具備的諸多優(yōu)點，它們的可修飾性強， 分子純化簡單、生物相容性好和靶向廣譜性。生物素屬于水溶性的維生素，是生物體維持正 常功能的必要營養(yǎng)物質(zhì)，研究表明其在繁殖和生長旺盛的組織需求量更大，尤其是腫瘤細 胞，并且它們對應(yīng)的受體表達量也較正常組織或細胞更高。通過共價鍵將其與酞菁鋅光敏 劑鍵連在一起，以期將光動力治療與靶向性癌癥治療相結(jié)合，實現(xiàn)對癌癥的有效治療。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種雙邊生物素-酞菁鋅輒合物及其制備和應(yīng)用，通過將小分 子靶向配體生物素引入至光敏劑酞菁鋅上，從而增加腫瘤組織對光敏劑的靶向性攝取，得 到了一種具有較好靶向性，較高生物相容性，毒副作用較小的新藥；本發(fā)明合成的化合物結(jié) 構(gòu)單一且不存在異構(gòu)體，產(chǎn)品容易提純；合成方法比較簡單，副反應(yīng)少，產(chǎn)率較高，原料易 得，成本低，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種雙邊生物素-酞菁鋅輒合物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
[0007] -種制備雙邊生物素-酞菁鋅輒合物的方法，具體合成步驟為：
(1) 將2當(dāng)量的氫化鈉均勻分散于無水四氫呋喃中， (IV)的四氫呋喃溶液緩慢加入到上述反應(yīng)液中，攪拌片刻后加入2當(dāng)量的溴丙炔，氮氣 保護下60 °C反應(yīng)過夜，TLC檢測反應(yīng)完全，待反應(yīng)液冷卻至室溫后加入少量水，攪拌 片刻后，減壓旋蒸除去THF，用二氯甲烷和水萃取，合并有機相并用無水Na2S04干燥，減 壓旋蒸除去溶劑，以二氯甲烷-甲醇為洗脫劑，經(jīng)硅膠色譜柱純化得藍綠色固體化合物
(2) 將D-(+)生物素加入到10mLDMF中，再依次加入1.2當(dāng)量的EDCI(1-乙基-(3-二 甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽）和1. 1當(dāng)量的NHS(N-羥基丁二酰亞胺)，氮氣保護下反 應(yīng)24小時，TLC檢測反應(yīng)完全后，減壓旋蒸除去DMF，剩余白色固體粉末用甲醇洗滌數(shù)次后 真空干燥得活化中間體； 將活化中間體加入到10mLDMF中，加入1.2當(dāng)量的三乙胺和1當(dāng)量的化合
氮氣保護下反應(yīng)24小時，TLC檢測反應(yīng)完全；減壓 旋蒸除去DMF，剩余物用二氯甲烷和水萃取，合并有機相并用無水Na2S04干燥，減 壓旋蒸除去溶劑，以二氯甲烷-甲醇為洗脫劑經(jīng)硅膠色譜柱純化得白色固體產(chǎn)物
;(化合物(III)參考以下文獻合成：Klein, E·; Kerth, P. ;Lebeau，L. Enhanced selective immobilization of biomolecules onto solid supports coated with semifluorinated self-assembled monolayers.Biomaterials 2008,29(2), 204-14. (3)將化合物（II)、化合物(III)按摩爾比1:2. 5加入至7mLCHC13、乙醇和水的混合液 中（12:1:1，v/v/v)，然后再將0. 1-1當(dāng)量的CuS04 · 5H20、0. 2-2當(dāng)量的抗壞血酸鈉加入至 混合液中，室溫下劇烈攪拌24小時；TLC檢測反應(yīng)完全后，將反應(yīng)液用二氯甲烷和水萃??； 有機層經(jīng)無水Na2S04干燥后減壓旋干除去溶劑；然后以二氯甲烷-甲醇（15:1，v/v)為洗 脫劑，硅膠柱層析分離純化后，用二氯甲烷-甲醇-石油醚（10:1:50,v/v/v)重結(jié)晶得到藍 綠色固體化合物（I)。
[0008] 如上所述的輒合物在制備分子靶向抗癌光敏藥物中的應(yīng)用，用于光動力治療。
[0009] 本發(fā)明合成了一個在近紅外區(qū)具有較強吸收的酞菁鋅衍生物，通過共價連接將小 分子靶向配體一一生物素連接到酞菁鋅母體上，從而增加了其生物相容性和靶向性。
[0010] 本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于： (1) 本發(fā)明將生物素連接到酞菁光敏劑上，能夠增強腫瘤細胞或組織對酞菁光敏劑的 靶向性攝取，同時也可以增加其生物相容性； (2) 本發(fā)明合成的雙邊生物素-酞菁鋅輒合物，其最大吸收波長位于690nm，較無取代 酞菁鋅紅移了 20nm，其組織穿透能力更強，光動力治療時皮膚光毒性明顯降低，是較為理 想的抗癌光敏劑； (2)本發(fā)明的合成方法目標化合物結(jié)構(gòu)單一，不存在異構(gòu)體，產(chǎn)物容易分離和純化；合 成方法簡單，原料易得，副反應(yīng)少，生產(chǎn)成本低，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0011] 圖1加入生物素（Biotin)前后，雙邊生物素-酞菁鋅輒合物（ZnPc-Biotin)在 MCF-7細胞中的攝取變化； 圖2生物素（Biotin) (2.5mM)存在下雙邊生物素-酞菁鋅輒合物（ZnPc-Biotin)對MCF-7細胞光毒性的影響表示P< 0· 01)。
【具體實施方式】
[0012] 具有靶向光動力抗癌活性的雙邊生物素-酞菁鋅輒合物的具體制備過程包括： (1)將2當(dāng)量的氫化鈉均勻分散于無水四氫呋喃（THF)中，再將化合物（IV)的THF溶 液緩慢加入到上述反應(yīng)液中，攪拌片刻后加入2當(dāng)量的溴丙炔，氮氣保護下60°C反應(yīng)過夜， TLC檢測反應(yīng)完全，待反應(yīng)液冷卻至室溫后加入少量水，攪拌片刻后，減壓旋蒸除去THF，用 二氯甲烷和水萃取，合并有機相并用無水Na2S04干燥，減壓旋蒸除去溶劑，以二氯甲烷-甲 醇（30:1，v/v)為洗脫劑，經(jīng)硅膠色譜柱純化得藍綠色固體化合物（II)，產(chǎn)率98%; (2) 將D-(+)生物素加入到10mLDMF中，再依次加入1. 2當(dāng)量的EDCI和1. 1當(dāng)量的 NHS，氮氣保護下反應(yīng)24小時，TLC檢測反應(yīng)完全后，減壓旋蒸除去DMF，剩余白色固體粉末 用甲醇洗滌數(shù)次后真空干燥得活化中間體，產(chǎn)率98% ;將活