CN101518528B - 一组碳花青染料类的近红外荧光化合物的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种如式I或II所示的碳花青染料类近红外荧光化合物在制备用于肿瘤或异常增生组织治疗用光敏剂中的用途：
其中：X选自碘、氯、溴、硫化烷基(OSO2-烷基)、BF4、或ClO4，R1选自氯或溴，R2选自氢、烷基、羟基(-OH)、羧基(-COOH)、芳香基、芳香烷基、烷基磺酸盐、烷基碳酸盐、烷基胺，n是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、或12。
Description
技术领域
本发明涉及医药领域，具体地涉及来自碳花青染料类的一组近红外荧光化合物在制备肿瘤和异常增生组织光动力学治疗药物中的用途。
背景技术
恶性肿瘤治疗效果的进一步提高，有赖于发展更为敏感的检测和诊断技术。分子影像学技术可在活体组织器官内，在细胞和分子水平对肿瘤组织细胞进行定性、定量和可视化的研究，是目前肿瘤活体诊断技术研究和发展的前沿领域。光成像方法具有灵敏度高和安全无放射性等优点，光在医学诊断中的应用近来受到重视，是分子影像学研究和发展的主要内容，特别是在近红外波长(700-1200nm)的光谱范围内，光子被机体生物组织吸收很少，可以穿透较为深部的组织(可达数厘米)，而且组织背景荧光信号很低。因此，近红外活体荧光成像技术在肿瘤靶向诊断中的应用近来获得了快速发展。
现行的光学靶向成像策略是将上述荧光探针与可识别肿瘤细胞表面特异性标志分子的抗体或多肽等生物分子化学藕联，用于肿瘤的靶向成像，其核心是荧光探针和靶向分子。目前最受关注的近红外荧光探针主要有两大类：纳米材料量子点和化学有机染料。前者由于关键材料中含有毒性材料镉，同时体内应用后主要沉积在肝等非特异性组织器官，距离临床应用尚有较长距离；后者通常光化学稳定性差，易被漂白，失去成像特性，而且由于分子量小，一旦进入血液循环后，很快即可被机体代谢清除体外，不能在肿瘤组织有效富集。另一方面，这一策略还需要筛选高效的肿瘤靶向分子，同时需要通过化学反应过程进行分子间的藕联，有可能改变荧光探针和靶向分子的体内活性，而且由于受到靶向分子的限制，通常只能针对特定类型的肿瘤进行显像。
光动力治疗(photodynamic therapy，PDT)是80年代初发展起来的治疗恶性肿瘤的技术，于1996年被FDA批准应用于临床，我国SFDA也于2003年批准这一疗法。其治疗基本原理为：用特定波长的光照射选择性摄入了光敏剂的肿瘤组织，光敏剂被激活，产生光敏效应，对肿瘤细胞产生杀灭作用，导致肿瘤组织坏死而发挥治疗作用。理想的光敏剂应具有以下特征：①化学的纯性；②低毒安全；③吸收波长大于650nm；④肿瘤组织的优先摄取；⑤在正常组织内的快速清除；⑥能发生良好的光化学反应。第一代卟啉类光敏剂血卟啉衍生物(haematoporphyrin dervative，Hpd)、光敏素(photofrin)、癌光啉(photocarcinorin)等具有明显缺点，限制了疗效。目前正在研发的第二代光敏剂，如邻苯二甲酸花青苷(phthalocyanimes，PC)、紫红素(purpurins)、苯卟啉衍生物(benzoporphyrin derivative)等在某些方面克服了第一代光敏剂的缺点，但这些光敏剂均不具有对肿瘤组织细胞显像的作用。因此，光动力治疗技术必须结合已有的肿瘤诊断手段来确定肿瘤病灶的位置和监测肿瘤生长的改变。
花青染料(Cyanine dyes)类的荧光化合物是具有临床应用前景的荧光探针，在肿瘤靶向成像研究中受到广泛重视。但是目前应用的此类染料中的化合物均不具有对肿瘤组织和其他组织的靶向特性，一旦进入血液循环后，很快即可被机体代谢清除体外，不能在肿瘤等特定靶组织有效富集，需要与特定的靶向分子，如可识别肿瘤细胞表面抗原的特异性抗体等进行化学藕联，进而才可以发挥靶向成像作用，而这种化学藕联反应可影响花青染料的光学特性和生物分子的靶向特性；另一方面，目前也不明确花青类染料是否可对生物体内疾病如恶性肿瘤等具有光敏治疗作用。
因此，本领域迫切需要提供一种新的试剂，它同时具有肿瘤靶向成像和靶向治疗的双功能作用，以推动肿瘤的诊断和治疗水平，造福人类。
发明内容
本发明旨在提供一组近红外荧光化合物在制备肿瘤或异常增生组织治疗用光敏剂中的用途。
本发明提供了一种如式I或II所示的碳花青染料类近红外荧光化合物在制备用于肿瘤或异常增生组织治疗用光敏剂中的用途：
其中：
X选自碘、氯、溴、硫化烷基(OSO2-烷基)、BF4、或ClO4，
R1选自氯或溴，
R2选自氢、烷基、羟基(-OH)、羧基(-COOH)、芳香基、芳香烷基、烷基磺酸盐、烷基碳酸盐、烷基胺，
n是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、或12。
在另一优选例中，X选自碘、氯、溴、或ClO4，R2选自氢、烷基、羟基(-OH)、羧基(-COOH)、烷基磺酸盐、或烷基碳酸盐，n是1、2、3、4、5、或6。
在另一优选例中，所述的化合物选自下组：
在另一优选例中，所述的光敏剂具有使肿瘤或异常增生组织成像的作用。
在另一优选例中，所述的肿瘤包括动物体组织器官原发性或转移性恶性肿瘤(包括癌和肉瘤)、良性肿瘤、癌前病变。
在另一优选例中，所述的肿瘤包括消化系统肿瘤、呼吸系统肿瘤、血液系统肿瘤、泌尿生殖系统肿瘤、皮肤和软组织肿瘤。
在另一优选例中，所述的肿瘤包括肺癌、肝癌、宫颈癌、白血病、和乳腺癌。
在另一优选例中，所述的异常组织增生包括衰老、炎症和机械刺激所导致的组织异常增生。
在另一优选例中，所述的异常组织增生包括皮肤增生性疤痕、疤痕疙瘩和关节炎性增生。
在另一优选例中，所述的光敏剂的激发波长为600-1600nm；优选630-950nm。
据此，本发明提供了一种新的试剂，它同时具有肿瘤靶向成像和靶向治疗的双功能作用。
附图说明
图1显示了本发明实施例1、2和3提供的优选化合物1、2和3给予荷瘤动物后的肿瘤部位荧光显像情况；其中
A表示实施例1提供的优选化合物1的效果；B表示实施例2提供的优选化合物2的效果；C表示实施例3提供的优选化合物3的效果。
图2显示了肿瘤细胞体外对本发明提供的化合物的摄取和分布。
图3显示了本发明提供的化合物被肿瘤细胞摄取后，光照前后肿瘤细胞形态的改变。
图4显示了本发明提供的化合物经静脉给予荷瘤裸鼠96小时后，肿瘤和正常组织器官中的近红外成像和平均荧光信号强度；其中
A表示肿瘤和正常组织器官中中近红外成像情况；B表示肿瘤和正常组织器官中的平均荧光信号强度。
图5显示了本发明提供的化合物经静脉给予移植人增生性瘢痕组织裸鼠48小时后，瘢痕组织的成像(右侧白色亮光区域为疤痕移植部位)。
图6显示了本发明提供的化合物经静脉给予移植关节炎症增生性裸鼠48小时后，四肢关节炎性增生组织的成像。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，意外地发现一组具有特定结构(如式I或II)的碳花青染料类化合物：
其中：
X选自碘、氯、溴、硫化烷基(OSO2-烷基)、BF4、或ClO4，
R1选自氯或溴，
R2选自氢、烷基、羟基(-OH)、羧基(-COOH)、芳香基、芳香烷基、烷基磺酸盐、烷基碳酸盐、烷基胺，
n是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、或12。
这组化合物可以被各种肿瘤细胞和异常增生的组织细胞所高效摄取，具有很高的肿瘤吸收性，并具有良好的光敏治疗作用；同时这些化合物在近红外波长范围内具有很好的荧光成像特性，是一组同时具有肿瘤靶向成像和靶向治疗双功能作用的化合物。
定义
如本文所用，“光敏剂”是指在光化学反应的一类分子，它们能吸收光子并将能量传递给那些不能吸收光子的分子，促使其发生化学反应。
如本文所用，“光动力治疗”、“光化学治疗”和“光敏治疗”可互换使用，都是指利用光敏剂在肿瘤组织的选择性分布，在特定波长(如0.63微米)激光的作用下，光敏剂产生光化学反应(也称光敏反应)，生成单态氧而杀伤肿瘤细胞的治疗手段。
如本文所用，“靶向成像”或“肿瘤光成像作用”可以互换使用，都是指如式I或II所示的碳花青染料类的近红外荧光化合物或其药学上可接受的衍生物由于在肿瘤组织选择性分布、蓄积，能够得到近红外荧光图像。
如本文所用，“靶向治疗”和“光化学杀灭和/或抑制肿瘤细胞生长的作用”可互换使用，都是指如式I或II所示的碳花青染料类的近红外荧光化合物或其药学上可接受的衍生物浓集于肿瘤组织，经波长为600-900nm(优选630-800nm)的光照射(能量密度1-100J/cm2，优选2-50J/cm2，更优选5-15J/cm2；照射时间1-60分钟，优选5-30分钟)，杀灭或抑制肿瘤细胞的生长。
如本文所用，“同时具备肿瘤光成像作用和光化学杀灭和/或抑制肿瘤细胞生长的作用”和”同时具有肿瘤光成像作用和靶向治疗作用”可以互换使用，都是指如式I或II所示的碳花青染料类的近红外荧光化合物或其药学上可接受的衍生物由于在肿瘤组织选择性分布、蓄积，从而得到近红外荧光图像；所述的肿瘤组织经波长为600-900nm(优选630-800nm)的光照射(能量密度1-100J/cm2，优选2-50J/cm2，更优选5-15J/cm2)，还能杀灭或抑制肿瘤细胞的生长。
如本文所用，“花青染料”和“菁染料”可互换使用。
如本文所用，“药学上可接受的衍生物”是指如式I或II所示的碳花青染料类的近红外荧光化合物和生物蛋白分子的缀合物(包括通过物理吸附、电荷吸附和化学藕联等途径获得的缀合物)，所述的生物蛋白分子包括各种血清蛋白分子，优选人血清白蛋白、牛血清蛋白、或卵清蛋白。
如本文所用，“药学上可接受的载体”指用于治疗剂给药的载体，包括各种赋形剂和稀释剂。该术语指这样一些药剂载体：它们本身并不是必要的活性成分，且施用后没有过分的毒性。合适的载体是本领域普通技术人员所熟知的。在Remington’s Pharmaceutical Sciences(Mack Pub.Co.，N.J.1991)中可找到关于药学上可接受的赋形剂的充分讨论。在组合物中药学上可接受的载体可包括液体，如水、盐水、甘油和乙醇。另外，这些载体中还可能存在辅助性的物质，如崩解剂、润湿剂、乳化剂、pH缓冲物质等。
如本文所用，“肿瘤”包括哺乳动物(优选人类)各种不同组织器官原发性或转移性肿瘤，包括各种恶性肿瘤(如癌和肉瘤)、良性肿瘤、癌前病变。
本发明提供碳花青染料类近红外荧光化合物的用途，所述的碳花青染料类近红外荧光化合物如式I或II所示：
其中：
X选自碘、氯、溴、硫化烷基(OSO2-烷基)、BF4、或ClO4，
R1选自氯或溴，
R2选自氢、烷基、羟基(-OH)、羧基(-COOH)、芳香基、芳香烷基、烷基磺酸盐、烷基碳酸盐、烷基胺，
n是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、或12。
本发明还提供如式I或II所示的碳花青染料类近红外荧光化合物药学上可接受的衍生物，包括如式I或II所示的碳花青染料类的近红外荧光化合物和生物蛋白分子的缀合物。
本发明提供的具有如式I或II所示的化合物或其药学上可接受的衍生物显示出强大的被肿瘤细胞和增生性组织细胞特异性高效摄取的能力，并具有良好的光敏治疗作用，对人类各种不同组织器官原发性或转移性肿瘤，也包括各种原因导致的血管和其他组织异常增生性疾病，均显示出可通过近红外光成像和通过光动力学疗法治疗肿瘤的作用，具有高效、安全等优点，可同时实现肿瘤靶向成像和治疗双途径。
本发明提供一种组合物，所述组合物包括如式I或II所示的碳花青染料类近红外荧光化合物或其药学上可接受的衍生物和药学上可接受的载体。还可以包括一些辅助成分。
本发明提供的组合物可以是本领域常规的制剂形式，包括经口给药的制剂和非经口给药的制剂。本发明的经口给药的固体组合物可采用片剂、丸剂、胶囊剂、散剂、颗粒剂、滴剂等形式。这些固体组合物中混合了一种或一种以上的活性物质和至少一种惰性稀释剂，例如，乳糖、甘露醇糖、葡萄糖、羟丙基纤维素、微晶纤维素、淀粉、聚乙烯吡咯皖酮、琼脂、果胶、硅铝酸镁、铝酸镁。还可按照常用方法使组合物中含有除了惰性剂之外的添加剂，例如，乳糖稳定剂、谷氨酸或天冬酸等助溶剂。如是片剂或丸剂，还可根据需要，在其外部包裹上蔗糖、明胶、羟丙基纤维素、羟丙甲基纤维素或胃溶性、肠溶性薄膜。经口给药的液体组合物包括药剂上允许的乳浊剂、溶液剂、悬浮剂、糖浆剂等，通常使用的惰性稀释剂包括精制水、乙醇。该组合物中除了惰性稀释剂之外，还包括湿润剂、悬浮剂、等助剂，甜味剂、矫味剂、芳香剂和防腐剂。
本发明优选非经口给药的注射剂。本发明的非经口给药的注射剂包括无菌水性或非水性溶液剂、悬浮剂和乳浊剂。水性溶液剂和悬浮剂中包含注射用蒸馏水及生理盐水。非水性溶液剂和悬浮剂中包含丙二醇、聚乙二醇、可可脂、橄榄油、蓖麻油、等植物油。这些组合物中还可包含等渗剂、防腐剂、湿润剂、乳化剂、分散剂、稳定剂、助溶剂。
可以将本发明提供的组合物单独使用，也包括与其他现有肿瘤治疗的手段联合使用(例如：如放疗、化疗和生物治疗等)；应用途径包括全身静脉给药和组织局部应用。
本发明提供的组合物可施用于哺乳动物，优选人，适用的疾病包括各种恶性肿瘤(如癌和肉瘤)、良性肿瘤、癌前病变以及各种原因导致的各种组织异常增生等疾病。
本发明提供的组合物还同时具有肿瘤光成像作用和靶向治疗的作用。
在本发明中，对所提供化合物的剂量没有特殊的限制，可用任何合适的剂量。载体的类型以及数量也可以很不相同，这取决于哺乳动物的种类、体重、和待治疗的肿瘤组织的损害程度等。一般地，作为成像对比剂或作为治疗药物时，化合物的有效剂量范围通常为0.01-100毫克/千克/次或更高，较佳的为0.1-50毫克/千克/次，更佳的为0.2-20毫克/千克/次。
配制好的本发明组合物可以通过常规途径进行给药，其中包括：肌内、腹膜内、静脉内、皮下、皮内、口服、或肿瘤局部给药。此外，本发明的组合物还可以与其他治疗肿瘤的治疗剂一起使用。
本发明提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所揭示的所有特征可与任何组合物形式并用，说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。
本发明的主要优点在于：
1、本发明提供化合物具有良好的光稳定性和组织穿透性能，量子产率高，成像质量好，是近红外荧光成像的良好材料；
2、本发明提供化合物体内经过静脉或局部给予后，可被人类和动物各种肿瘤组织细胞和增生性组织细胞高效摄取；
3、本发明提供化合物被肿瘤组织和增生性组织细胞摄取后，在近红外范围内可使组织细胞在生物体活体内理想显像；
4、本发明提供化合物给予后，在生物体内具有良好的代谢特点，该类化合物进入生物体内后，只被肿瘤组织摄取，而不被任何正常组织特异性摄取，肿瘤组织和周围正常对照组织该类化合物浓度比值可达100倍，肿瘤组织摄取此类化合物在给予后数小时到24小时内达到峰值，未被肿瘤组织摄取的化合物可被机体完全排除体外；
5、本发明提供化合物具有良好的光化学杀伤肿瘤细胞的作用，肿瘤细胞摄取此类化合物后，给予特定激发波长的光源照射，体外数分钟内即可诱发细胞形态改变，发生凋亡或坏死；体内给予后待化合物在肿瘤组织的富集达到峰值，而正常组织中被代谢清楚完全后，给予给予特定激发波长的光源照射，可使肿瘤细胞坏死，肿瘤体积缩小甚至完全消失；
6、本发明提供化合物生物安全性好，试验条件下，给于动物高于有效剂量100倍以上的剂量，动物可良好耐受，未发生明显的急性毒性反应；
7、本发明提供化合物与生物体内如血清生物蛋白分子结合后可进一步增强其光学特性和成像效果；
8、本发明提供化合物可实现对未知肿瘤组织的可视化现象，进而同时开展针对性的光化学治疗。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实施例1-10
本发明提供的特别优选的碳花青类化合物
实施例11
体内肿瘤细胞摄取和荧光成像试验
材料和方法
实施例1、2和3提供的优选化合物1、2和3；
人肺癌H358细胞，购自美国ATCC公司；
Kodak In-vivo Fx多功能活体动物荧光成像系统，购自美国柯达公司。
将人肺癌H358细胞接种于裸鼠皮下，制备裸鼠荷瘤模型，待肿瘤生长至直径0.5-1厘米大小时，通过尾静脉给与实施例1、2和3提供的优选化合物1、2和3，剂量均为0.2mg/kg体重，给药后不同时间通过Kodak In-vivo Fx多功能活体动物荧光成像系统检测肿瘤部位的荧光显像情况。
结果见图1(箭头所示)：实施例1、2和3提供的优选化合物给予荷瘤动物后，随血液循环迅速分布全身，动物整体荧光信号明显增强，给药30分钟后，肿瘤组织部位即可见到高于其他正常组织的近红外荧光信号，随后肿瘤部位荧光信号逐渐增强，4小时即可达非常显著的对比度，给药96小时后，肿瘤部位则富集了大量荧光信号，而未被摄取的化合物则被排除体外，正常组织荧光显著降低，肿瘤组织获得了最好的对比图像，肿瘤组织与其他正常组织荧光信号强度的比值可达20-100倍。
结果表明，本发明提供的化合物体内给予后，具有被肿瘤组织高效摄取的强大能力，而正常组织则不摄取此类化合物，显示出在肿瘤组织和正常组织具有极其显著差异的分布特征，同时可在活体组织进行肿瘤显像，这对针对性地开展肿瘤的靶向治疗具有重要的意义。
实施例12
体外被肿瘤细胞摄取的试验
材料和方法
实施例1提供的优选化合物1；
肿瘤细胞株选用人肺癌H358、人宫颈癌HeLa和人白血病K562细胞，购自美国ATCC公司；
正常细胞为分离自健康人包皮皮肤真皮成纤维细胞，本研究室分离保存(参考文献Levi-Schaffer，F，et al.PNAS，96；9660-5，1999)。
将上述细胞从液氮复苏后，置于含有10％胎牛血清和1％青霉素、链霉素的α-DMEM培养基中，在37℃，5％CO2培养箱中常规培养，隔天更换一次培养液。
将实施例1提供的优选化合物1用二甲亚砜(DMSO)配制成10mM浓度的储存液，置于-20℃避光保存。
将上述化合物加入细胞培养体系，终浓度为10μM，继续培养2小时后，用PBS洗涤2次，去除未被细胞摄取的化合物，然后用10％福尔马林室温条件下固定30分钟，常规封片，于激光共聚焦显微镜下观察化合物被肿瘤细胞摄取情况。
结果表明，化合物1在体外培养条件下可被三种肿瘤细胞高效摄取，显示出很强的荧光信号(白色区域为阳性信号)，而正常皮肤成纤维细胞则摄取很少；化合物进入细胞后，均主要分布于细胞浆内(图2)。
实施例13
体外光敏抗肿瘤试验
材料和方法
实施例1、2和3提供的优选化合物1、2和3；
肿瘤细胞选用人肺癌H358细胞株、人乳腺癌MCF-7细胞株，人宫颈癌HeLa、人白血病K562细胞和人肝癌HepG2细胞购自美国ATCC公司。
将上述细胞置于含有10％胎牛血清和1％青霉素、链霉素的α-DMEM培养基中，在37℃，5％CO2培养箱中常规培养。
将细胞按2×104/ml的密度接种于96孔培养板中，每孔200ul。试验分为空白对照组(不加入化合物，不给予激光照射)、单纯照射对照组(不加入化合物，但给予激光照射)、单纯光照组(给予化合物，但不给予激光照射)和光敏试验组(给予化合物和激光照射)，每组6个复孔。
试验所用的化合物为实施例1、2和3提供的优选化合物1、2和3，测试终浓度分别依次为1、10和20uM；光照射条件为650nm激光，剂量9J/cm2垂直照射，照射15分钟。
光照射后，继续培养48小时，四唑蓝MTT法检测细胞活力，向每个试验孔加入无菌的MTT液20ul，混匀后继续培养4小时，吸静培养液，加入DMSO，在酶联仪上检测490nm处的光吸收值。以空白对照组细胞存活率为100％，结果按如下公式计算各试验组对癌细胞光敏杀伤作用的致死百分率：
结果：在1、10和20uM的浓度条件下实施例1、2和3提供的优选化合物1、2和3对两种肿瘤细胞均未显示出毒性，单纯的光照射对细胞生长也未见明显影响，但是当细胞摄取化合物后，再给予光照射，对细胞表现出显著的杀伤作用，见表1。
表2还显示，实施例1和2提供的优选化合物1和2对不同肿瘤细胞均具有良好的杀伤作用，这与不同肿瘤细胞对此类化合物均具有特异性摄取作用是一致的。
显微镜下观察，在光照射后，肿瘤细胞在30分钟内即可发生形态学改变，表现为细胞膜肿胀，出现突起，随后细胞破裂，见图3。
结果表明，本发明提供的化合物被肿瘤细胞摄取后，给予光照射可诱发显著的光敏杀伤效应。
表1实施例1、2和3提供的化合物对人H358肺癌细胞光敏杀伤作用的致死率(单位：％)
表2实施例1和2提供的化合物对其他肿瘤细胞光敏杀伤作用的致死率(单位：％)
实施例14
体内肿瘤细胞摄取和生物分布研究
材料和方法
实施例1提供的优选化合物1；
人肺癌H358细胞，购自美国ATCC公司，本实验室保存；Kodak In-vivo Fx多功能活体动物荧光成像系统，购自美国柯达公司。
将人肺癌H358细胞接种于裸鼠皮下，制备裸鼠荷瘤模型，待肿瘤生长至直径0.5厘米大小时，通过尾静脉给与实施例1提供的优选化合物1，剂量为0.2mg/kg体重，给药96小时后，杀死动物，分离肿瘤组织和其他组织器官并检测荧光强度。
结果显示：实施例1提供的优选化合物1给予荷瘤动物后，随血液循环迅速分布全身，给药96小时后，分离肿瘤组织和其他正常组织器官进行检测，可见肿瘤部位则富集了大量荧光信号，获得了清晰的成像结果，而正常组织荧光信号很弱，显著低于肿瘤组织(图4A)；进一步检测不同组织器官荧光信号强度，进一步支持了上述结果(图4B)，肿瘤组织与其他正常组织荧光信号强度的比值可达20-100倍。
结果表明，本发明提供的化合物体内给予后，具有良好的肿瘤靶向分布和体内代谢与排除特征，除可被肿瘤组织细胞高效摄取，可在活体组织进行肿瘤显像，而正常组织不摄取此类化合物，可完全被机体排除，显示出在肿瘤组织和正常组织具有极其显著差异的分布特征，从而在进行光动力治疗是可有效保护机体正常组织，是安全的。
因此，本发明提供的化合物具有理想的光敏治疗效应，可用于制备光敏抗肿瘤药物。
实施例15
全身应用和肿瘤局部注射后的光敏抗肿瘤活性试验
材料和方法
实施例1提供的优选化合物1；
人肺癌H358细胞，购自美国ATCC公司。
通过皮下移植建立人肺癌H358细胞裸鼠荷瘤模型，待肿瘤生长到直径0.5-1.0厘米后，经尾静脉注入和肿瘤局部注射实施例1提供的优选化合物1(0.2mg/kg体重)，96小时后给与半导体激光仪垂直照射肿瘤15min(波长630nm，能量密度9J/cm2)，设单用激光、单用化合物(包括全身和局部应用)、阴性对照及化合物合用激光治疗组(包括静脉全身应用和肿瘤局部注射组)，每组5只动物。治疗后连续观察肿瘤体积和HE染色病理分析。分别测量治疗后1周和2周的肿瘤体积，并计算平均数，以治疗当天肿瘤体积作为100％，通过以下公式得到各试验组肿瘤体积的百分比：
结果显示：实施例1提供的优选化合物1在光动力治疗后产生明显的抑制肿瘤生长的作用，接受光动力治疗组的肿瘤生长速度明显减慢，肿瘤体积显著缩小，而单纯药物对照组和激光对照组均对肿瘤生长无抑制作用，见表3。组织学检查可见肿瘤组织有广泛坏死，各组裸鼠心、肝、肺、肾组织切片未见病理性结构改变。
结果表明，在本实验条件下，本发明化合物肿瘤局部给予后对人乳腺癌荷瘤裸鼠的肿瘤组织有显著杀伤作用，使肿瘤生长减慢，同时对其他正常组织器官无损害，是安全的。
表3化合物1的光敏杀伤作用对荷瘤裸鼠体内肿瘤体积的影响(单位：％)
实施例16
体内被皮肤增生性疤痕组织和关节炎症增生性组织摄取和成像
材料和方法
实施例2提供的优选化合物2；
牛II型胶原和弗氏不完全佐剂购自美国Chondrex公司；
Kodak In-vivo Fx多功能活体动物荧光成像系统，购自美国柯达公司。
裸鼠瘢痕移植模型的制备：取外科手术切除的人皮肤增生性瘢痕组织，切成0.5厘米×0.8厘米大小的组织块，植入裸鼠背部皮下，制备裸鼠瘢痕移植模型。模型制备后的第2天，通过尾静脉给与实施例1提供的优选化合物1，剂量为0.2mg/kg体重，给药48小时后，通过Kodak In-vivo Fx多功能活体动物荧光成像系统检测肿瘤部位的荧光显像情况。
小鼠关节炎模型的制备：将牛II型胶原溶于于0.1mmol/L醋酸中，按照2g/L比例与弗氏不完全佐剂混匀乳化，于C57BL/6J小鼠尾根部皮内注射0.1ml；3周后给予第二次注射加强；6周后，通过肉眼观察关节肿胀和病理学检测判定模型制备成功，进而通过尾静脉给与实施例2提供的优选化合物2，剂量为0.2mg/kg体重，给药48小时后，通过Kodak In-vivo Fx多功能活体动物荧光成像系统检测肿瘤部位的荧光显像情况。
结果显示：本发明实施例2提供的化合物2给予移植瘢痕组织的裸鼠和发生关节炎性组织增生的裸鼠后，可见瘢痕移植部位(图5，箭头所示部位)和四肢多处关节炎症增生部位(图6，箭头所示部位)富集了大量荧光信号，获得了清晰的成像结果，而正常组织荧光信号很弱，显著低于异常增生性组织。
结果表明，本发明提供的化合物体内给予后，除具有良好的肿瘤靶向分布和成像特征，还可被皮肤增生性疤痕和关节异常增生性组织高效摄取，并可在活体组织进行显像，与正常组织具有极其显著差异的分布特征。因此，本发明提供的化合物还可用于制备用于光敏治疗皮肤增生性疤痕、疤痕疙瘩和关节炎性增生等异常组织增生性疾病的药物。
实施例17
裸鼠体内抑制皮肤增生性疤痕组织生长的试验研究
材料和方法
实施例2提供的优选化合物2；
Kodak In-vivo Fx多功能活体动物荧光成像系统，购自美国柯达公司。
裸鼠瘢痕移植模型的制备方法同前，将外科手术切除的人皮肤增生性瘢痕组织，切成0.5厘米×0.8厘米大小的组织块，植入裸鼠背部皮下，制备裸鼠瘢痕移植模型。模型制备后的第2天，通过尾静脉给与实施例1提供的优选化合物1，剂量为0.2mg/kg体重，给药48小时后，给与半导体激光仪垂直照射肿瘤15min(波长630nm，能量密度9J/cm2)，设单用激光、单用化合物、阴性对照及化合物合用激光治疗组，每组3只动物。治疗后连续观察疤痕组织体积和HE染色病理分析。分别测量治疗后1周和2周的疤痕体积，并计算平均数，以治疗当天疤痕体积作为100％，通过以下公式得到各试验组疤痕体积的百分比：
结果显示：实施例2提供的优选化合物2在光动力治疗后对裸鼠皮下移植的疤痕组织产生了明显的抑制作用，接受光动力治疗组的疤痕生长速度明显减慢，疤痕体积缩小，而单纯药物对照组和激光对照组均对疤痕生长无抑制作用，见表4。表明在本实验条件下，本发明化合物对增生性疤痕组织有光动力治疗作用。
表4化合物2对裸鼠皮下移植的人增生性疤痕的光敏治疗作用(单位：％)
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。
Claims (9)
1.一种如式I或II所示的碳花青染料类近红外荧光化合物在制备用于肿瘤或异常增生组织治疗用光敏剂中的用途：
其中：
X选自碘、氯、溴、或ClO4，
R1选自氯或溴，
R2选自甲基、羟基(-OH)、羧基(-COOH)、磺酸、或磺酸盐，
n是1、2、3、4、或5；
所述的光敏剂的激发波长为600－1600nm。
2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的化合物选自下组：
3.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的光敏剂具有使肿瘤或异常增生组织成像的作用。
4.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的肿瘤包括动物体组织器官原发性或包括癌和肉瘤的转移性恶性肿瘤、良性肿瘤、癌前病变。
5.如权利要求4所述的用途，其特征在于，所述的肿瘤包括消化系统肿瘤、呼吸系统肿瘤、血液系统肿瘤、泌尿生殖系统肿瘤、皮肤和软组织肿瘤。
6.如权利要求4所述的用途，其特征在于，所述的肿瘤包括肺癌、肝癌、宫颈癌、白血病、和乳腺癌。
7.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的异常组织增生包括衰老、炎症和机械刺激所导致的组织异常增生。
8.如权利要求7所述的用途，其特征在于，所述的异常组织增生包括皮肤增生性疤痕、疤痕疙瘩和关节炎性增生。
9.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的光敏剂的激发波长为630－950nm。
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| Zhang et al. | Switchable PDT for reducing skin photosensitization by a NIR dye inducing self-assembled and photo-disassembled nanoparticles | |
| Lin et al. | Self-assembled tumor-targeting hyaluronic acid nanoparticles for photothermal ablation in orthotopic bladder cancer | |
| Wang et al. | Fabrication of red blood cell-based multimodal theranostic probes for second near-infrared window fluorescence imaging-guided tumor surgery and photodynamic therapy | |
| Gong et al. | Engineering of multifunctional nano‐micelles for combined photothermal and photodynamic therapy under the guidance of multimodal imaging | |
| Tan et al. | A NIR heptamethine dye with intrinsic cancer targeting, imaging and photosensitizing properties | |
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| Zhu et al. | An NIR triphenylamine grafted BODIPY derivative with high photothermal conversion efficiency and singlet oxygen generation for imaging guided phototherapy | |
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| Kwon et al. | Hexa-BODIPY-cyclotriphosphazene based nanoparticle for NIR fluorescence/photoacoustic dual-modal imaging and photothermal cancer therapy | |
| Chin et al. | Fluorescence imaging and phototoxicity effects of new formulation of chlorin e6–polyvinylpyrrolidone | |
| Foster et al. | Intratumor administration of the photosensitizer pc 4 affords photodynamic therapy efficacy and selectivity at short drug-light intervals | |
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| Sun et al. | pH-activated nanoplatform for visualized photodynamic and ferroptosis synergistic therapy of tumors | |
| Lou et al. | A novel NIR-II nanoprobe for precision imaging of micro-meter sized tumor metastases of multi-organs and skin flap | |
| Zhao et al. | The substituted zinc (II) phthalocyanines using “sulfur bridge” as the linkages. Synthesis, red-shifted spectroscopic properties and structure-inherent targeted photodynamic activities | |
| Matsumura et al. | Uptake and retention of the photosensitizer mono-L-asparthyl chlorine e6 in experimental malignant glioma | |
| Qi et al. | Targeted multifunctional nanoplatform for imaging-guided precision diagnosis and photothermal/photodynamic therapy of orthotopic hepatocellular carcinoma | |
| Sharma et al. | Hallmarks of anticancer and antimicrobial activities of corroles | |
| Van Leengoed et al. | In vivo fluorescence kinetics of phthalocyanines in a skin‐fold observation chamber model: role of central metal ion and degree of sulfonation | |
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Granted publication date: 20140226 |