本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)，特別是涉及一種聚集誘導(dǎo)發(fā)光的近紅外光熱分子及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、阿爾茨海默癥(ad)作為一種日益嚴(yán)峻的中樞神經(jīng)退行性疾病，其復(fù)雜的病理機(jī)制使得單一藥物治療效果不佳，亟需開(kāi)發(fā)多模式協(xié)同治療新策略。近年來(lái)，近紅外光熱診療技術(shù)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在ad治療領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力：在診斷方面，功能化近紅外熒光納米探針可特異性識(shí)別aβ斑塊和tau蛋白，結(jié)合多模態(tài)成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)ad的早期精準(zhǔn)診斷；在治療方面，通過(guò)精確的光熱調(diào)控不僅能促進(jìn)aβ斑塊解聚并增強(qiáng)小膠質(zhì)細(xì)胞清除功能，還可顯著改善腦部微循環(huán)和神經(jīng)炎癥微環(huán)境。

2、值得注意的是，ad患者腦內(nèi)普遍存在的慢性乏氧狀態(tài)會(huì)進(jìn)一步加重aβ沉積和tau蛋白病理。針對(duì)這一關(guān)鍵病理環(huán)節(jié)，全氟化碳(pfcs)材料因其卓越的氧輸送能力成為突破性治療選擇。pfcs不僅能作為高效氧載體直接改善腦組織缺氧，更可與近紅外光熱治療或超聲治療協(xié)同應(yīng)用，通過(guò)聲動(dòng)力/光熱效應(yīng)增強(qiáng)局部氧代謝效率，同時(shí)調(diào)控hif-1α信號(hào)通路，實(shí)現(xiàn)減輕aβ神經(jīng)毒性和抑制神經(jīng)炎癥的雙重治療效果。這種基于乏氧改善和光熱治療的聯(lián)合治療策略為ad的臨床干預(yù)提供了新的研究方向和治療思路。

3、納米醫(yī)學(xué)的突破性進(jìn)展為開(kāi)發(fā)多功能靶向遞送系統(tǒng)開(kāi)辟了新途徑?；诎椎鞍椎乃幬镙d體系統(tǒng)因其卓越的生物相容性、可調(diào)控的藥物釋放特性和表面可修飾性，成為實(shí)現(xiàn)ad聯(lián)合治療的理想平臺(tái)。通過(guò)合理設(shè)計(jì)白蛋白納米載體，可同時(shí)包載近紅外光熱藥物和全氟化碳(pfcs)氧載體，并在載體表面精準(zhǔn)修飾gm1(靶向aβ斑塊)和tat肽(促進(jìn)血腦屏障穿透)的雙功能配體。這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)不僅能實(shí)現(xiàn)藥物的腦部精準(zhǔn)遞送，還可協(xié)同發(fā)揮光熱治療(促進(jìn)aβ清除)和改善腦部乏氧(緩解神經(jīng)炎癥)的雙重治療效果，為ad的協(xié)同治療提供了新的解決方案。

4、傳統(tǒng)近紅外光熱藥物(如吲哚菁綠icg)存在顯著局限，其與蛋白質(zhì)結(jié)合后因聚集誘導(dǎo)熒光猝滅(acq)效應(yīng)導(dǎo)致成像性能下降，且光熱轉(zhuǎn)換效率不足，穩(wěn)定性差，嚴(yán)重影響其在腦部疾病診療中的應(yīng)用效果。

5、此外，傳統(tǒng)用于ad治療的納米藥物還存在諸多缺陷，比如：(1)傳統(tǒng)ad納米藥物多采用聚合物(如peg-dspe)和無(wú)機(jī)物(如二氧化硅)進(jìn)行藥物遞送，這類材料生物安全性差且生物相容性不高；部分納米藥物采取生物源提取物(如脂質(zhì)體)，但這類材料準(zhǔn)備工作復(fù)雜，制備難度高，成本昂貴；(2)在結(jié)合光熱治療時(shí)，傳統(tǒng)用于ad治療的納米藥物所選光熱材料多為無(wú)機(jī)材料(如碳點(diǎn)，量子點(diǎn)和普魯士藍(lán))以及金屬(比如金)，這類材料存在毒性較高、生物相容性差、用量大且功能單一(只有光熱效果)的問(wèn)題；(3)傳統(tǒng)納米藥物治療ad模式單一，造成干預(yù)效果有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種聚集誘導(dǎo)發(fā)光的近紅外光熱分子及其制備方法和應(yīng)用，提供了一種利用給電子原子限位效應(yīng)的近紅外光熱分子制備方法，合成具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光特性的新型近紅外光熱分子，提升了分子熱轉(zhuǎn)換效率和成像效果，并將其整合至ad診療一體化的蛋白納米顆粒中，有望突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，為納米醫(yī)學(xué)在神經(jīng)退行性疾病領(lǐng)域的應(yīng)用中開(kāi)辟新途徑。

2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案之一：

3、一種聚集誘導(dǎo)發(fā)光的近紅外光熱分子，所述近紅外光熱分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為：

4、

5、其中，所述r1和r2獨(dú)立選自含有烷基鏈的基團(tuán)；

6、r3、r4、r5和r6為苯環(huán)的鄰、間、對(duì)位的取代基，獨(dú)立選自含有給電子原子的基團(tuán)；

7、所述含有烷基鏈的基團(tuán)為c1-c20的直鏈、c1-c20的支鏈或c1-c20的環(huán)狀烷基鏈；碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基、羰基、羥基、氨基、羧基、氰基、硝基和酯基中的一種或幾種取代的烷基鏈，氫原子被氟原子、氯原子、溴原子和碘原子中的一種或幾種取代的烷基鏈中的一種；

8、所述含有給電子原子的基團(tuán)為甲氧基、甲硫基或二甲氨基。

9、進(jìn)一步地，所述近紅外光熱分子選自如下結(jié)構(gòu)：

10、

11、更進(jìn)一步地，所述近紅外光熱分子選自如下結(jié)構(gòu)：

12、

13、本發(fā)明提供的技術(shù)方案之二：

14、一種上述聚集誘導(dǎo)發(fā)光的近紅外光熱分子的制備方法，包括以下步驟：

15、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將nda-pbr、二苯胺化合物、叔丁醇鈉、2-二環(huán)己基膦-2',4',6'-三異丙基聯(lián)苯和三(二亞芐基丙酮)二鈀(0)溶于有機(jī)溶劑中進(jìn)行回流反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后冷卻，萃取，洗滌，干燥，純化，制備得到所述聚集誘導(dǎo)發(fā)光的近紅外光熱分子；

16、其中，所述二苯胺化合物選自雙(4-甲氧基苯基)胺、雙(3-甲氧基苯基)胺或雙(2-甲氧基苯基)胺、雙(4-甲硫基苯基)胺、雙(3-甲硫基苯基)胺、雙(2-甲硫基苯基)胺、雙(4-二甲氨基苯基)胺、雙(3-二甲氨基苯基)胺、雙(2-二甲氨基苯基)胺、雙(4-三甲基磷基苯基)胺、雙(3-三甲基磷基苯基)胺、雙(2-三甲基磷基苯基)胺、雙(4-甲硒基苯基)胺、雙(3-甲硒基苯基)胺、雙(2-甲硒基苯基)胺、雙(4-甲碲基苯基)胺、雙(3-甲碲基苯基)胺、雙(2-甲碲基苯基)胺、雙(4-甲砷基苯基)胺、雙(3-甲砷基苯基)胺或雙(2-甲砷基苯基)胺；

17、所述nda-pbr結(jié)構(gòu)式如下：

18、本發(fā)明對(duì)于調(diào)控dad型近紅外光熱分子的熒光性能和光熱性能提出了一種創(chuàng)新的分子設(shè)計(jì)策略。本發(fā)明通過(guò)在三苯胺的對(duì)位、間位和鄰位引入甲氧基，合成了一系列分子，包括nda-tpmt、nda-tmmt或nda-tomt。通過(guò)在三苯胺的鄰位、間位引入甲氧基，甲氧基具有高效的限位作用抑制分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)能力。在聚集態(tài)下，鄰位甲氧基抑制尤為明顯，量子產(chǎn)率顯著提高，有益于熒光成像效果提升；通過(guò)在三苯胺的對(duì)位引入甲氧基，對(duì)位甲氧基僅通過(guò)孤對(duì)電子提供給電子效果，但沒(méi)有發(fā)生任何限位作用，因此得到更高效的光熱性能。這種不同取代位置的給電子原子限位效應(yīng)差異可以精準(zhǔn)調(diào)控d-a型nir-ii染料的熒光和產(chǎn)熱性能，為后續(xù)聯(lián)合診療一體化近紅外聚集誘導(dǎo)發(fā)光蛋白納米顆粒構(gòu)建提供材料支撐。

19、進(jìn)一步地，所述nda-pbr、二苯胺化合物、叔丁醇鈉、2-二環(huán)己基膦-2',4',6'-三異丙基聯(lián)苯和三(二亞芐基丙酮)二鈀(0)的摩爾比為7∶21∶28∶2∶1。

20、進(jìn)一步地，所述回流反應(yīng)的溫度為120℃。

21、本發(fā)明提供的技術(shù)方案之三：

22、一種上述聚集誘導(dǎo)發(fā)光的近紅外光熱分子在制備近紅外聚集誘導(dǎo)發(fā)光蛋白納米顆粒中的應(yīng)用。

23、本發(fā)明提供的技術(shù)方案之四：

24、本發(fā)明首先制備聚集誘導(dǎo)發(fā)光的近紅外光熱分子；選擇血清白蛋白納米材料為馬達(dá)的支撐材料；利用pfc負(fù)載氧氣共同包載在蛋白納米顆粒中，最后進(jìn)行ad靶向修飾以及跨膜肽的修飾。

25、一種近紅外聚集誘導(dǎo)發(fā)光蛋白納米顆粒的制備方法，具體包括以下步驟：將上述近紅外光熱分子溶液、pfc溶液、血清白蛋白水溶液和gm1溶液混合，進(jìn)行自組裝反應(yīng)，加入交聯(lián)劑，反應(yīng)后得到初級(jí)納米顆粒，對(duì)所述初級(jí)納米顆粒依次進(jìn)行活化、表面改性和靶向修飾，在氧氣環(huán)境下攪拌，完成氧氣的負(fù)載，制備得到所述近紅外聚集誘導(dǎo)發(fā)光蛋白納米顆粒。

26、進(jìn)一步地，所述近紅外光熱分子溶液、pfc溶液、血清白蛋白水溶液和gm1溶液的體積比為(100-500)∶(1-3)∶(200-250)∶(0.5-1)。

27、進(jìn)一步地，所述血清白蛋白為人血清白蛋白、牛血清白蛋白和血清白蛋白改性蛋白中的一種或幾種。

28、更進(jìn)一步地，所述近紅外光熱分子溶液的濃度為1～5mg/ml；所述pfc溶液的濃度為80～100mg/ml、血清白蛋白水溶液的濃度為10～20mg/ml、所述gm1溶液的濃度為100mg/ml。

29、血清白蛋白具有安全無(wú)毒、無(wú)免疫原性、可生物降解以及生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)。白蛋白中的氨基酸以肽鍵相連接，且扭曲成團(tuán)狀，具網(wǎng)狀空隙，為鑲嵌攜帶藥物創(chuàng)造了有利條件；白蛋白本身也含有氨基和羧基基團(tuán)可作為靶向肽的修飾位點(diǎn)；當(dāng)與藥物結(jié)合后，可延緩藥物在注射部位的釋放，并能提高藥物療效和降低毒副作用；制備過(guò)程中形成疏水空腔，克服了疏水性藥物的缺陷；與脂質(zhì)體和乳劑相比，白蛋白納米顆粒的體內(nèi)和貯存穩(wěn)定性較好，且具有良好的親水性，因此，血清蛋白作為潛在的納米載體，能夠有效包載多種藥物并進(jìn)行修飾。本發(fā)明設(shè)計(jì)的近紅外光熱分子具有近紅外二區(qū)發(fā)光、產(chǎn)熱和光穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。將血清白蛋白作為生物功能載體，最終構(gòu)建成集靶向、熒光/光熱成像、光熱/緩解乏氧治療于一體的聯(lián)合診療一體化近紅外聚集誘導(dǎo)發(fā)光蛋白納米顆粒，在生物技術(shù)和醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域具有重要的科研和臨床應(yīng)用前景。

30、本發(fā)明提供的技術(shù)方案之五：

31、一種上述制備方法制備得到的近紅外聚集誘導(dǎo)發(fā)光蛋白納米顆粒，所述近紅外聚集誘導(dǎo)發(fā)光蛋白納米顆粒為球形，粒徑為50-100nm。

32、小于100nm的近紅外聚集誘導(dǎo)發(fā)光蛋白納米顆粒能夠更有效的跨鼻腔黏膜，滴鼻后經(jīng)三叉神經(jīng)-嗅球進(jìn)入腦部，提高靶向aβ病灶的效果。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

34、本發(fā)明利用供體-受體型近紅外分子三苯胺的對(duì)位、間位和鄰位的共軛作用以及空間排斥相互作用，提出了一種聚集誘導(dǎo)發(fā)光的近紅外光熱分子的制備方法，該合成工藝簡(jiǎn)單高效，所得新型近紅外光熱分子擁有近紅外二區(qū)更好的發(fā)光性能或光熱性能。同時(shí)，本發(fā)明提供的近紅外聚集誘導(dǎo)發(fā)光蛋白納米顆粒的制備工藝簡(jiǎn)單，性能優(yōu)異，可以有效跨越鼻黏膜并靶向在aβ斑塊部位，實(shí)現(xiàn)ad的可視化以及光熱/緩解乏氧聯(lián)合治療。