CN103930108A - 用于治疗眼睛疾病和病症的(细菌)叶绿素光敏剂 - Google Patents

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Abstract

提供一种包括叶绿素或细菌叶绿素化合物的眼科组合物，其用于与角膜或巩膜异常相关的疾病、病症和疾患诸如角膜变薄和巩膜牵拉的光动力学治疗(PDT)中。

Description

用于治疗眼睛疾病和病症的(细菌)叶绿素光敏剂
技术领域
本发明是在眼科和光动力学治疗(PDT)的领域内，并且涉及使用水溶性光敏剂，特别是叶绿素和细菌叶绿素化合物进行与角膜或巩膜异常相关的疾病、病症和疾患的光动力学治疗。
定义和缩写
Bchl a：细菌叶绿素a：五环的7,8,17,18-四氢卟啉，其具有第五个异环、中央Mg原子、在位置173处的叶绿基或香叶基香叶基(geranylgeranyl)、在位置132处的COOCH3、在位置132处的H原子、在位置2、7、12、18处的甲基、在位置3处的乙酰基，和在位置8处的乙基，本文中的化合物1；Bphe：细菌脱镁叶绿素a(Bchl，其中中央Mg被两个H原子替代)；Bpheid：细菌脱镁叶绿甲酯酸a(衍生自无中央金属原子的Bphe的C-172-自由羧酸)；Chl：叶绿素；Rhodobacteriochiorin：四环的7,8,17,18-四氢卟啉，其具有在位置17处的-CH2CH2COOH基团，在位置13处的-COOH，在位置2、7、12、18处的甲基，在位置8处的乙基，并且在位置3处的乙烯基(vivyl)；Pd-Bpheid：Pd-细菌脱镁叶绿甲酯酸a；WST11：钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-磺基乙基)酰胺二钾盐；ROS：活性氧簇；NIR：近红外；RF：核黄素。
整个说明书使用细菌叶绿素衍生物的IUPAC编号。
背景技术
大概由于胶原交联(CXL)，用核黄素(RF)及之后用紫外线A(UVA，370nm)照射的治疗导致角膜变硬和巩膜变硬。这种治疗持续用于停止圆锥角膜扩张和屈光性激光手术后角膜扩张的进展(Wollensak等，2003(a)；Hafezi等，2007；Raiskup-Wolf等，2008)。然而，这种治疗存在几个缺点：(1)RF治疗时间较长(30min)；(2)眼睛暴露于UVA辐照的时间较长(30min)，和最终(3)对角膜细胞(Wollensak等，2004(a)；Wollensak等，2004(b)；Wollensak，2010(a))和角膜内皮细胞(Wollensak等，2003(c)；Spoerl等2007)有毒性，这些缺点使得薄于400微米的角膜的治疗成为问题(Hafezi等，2009；Wollensak，2010(b))。因此，需要可使角膜变硬而对患者产生较小风险的更安全的治疗(Avila和Navia，2010；W0/2008/052081)。一种可能性是使用光敏剂，当在近红外(NIR)区照射时使用细菌叶绿素衍生物作为光敏剂造成角膜变硬。
近视，亦称为近视眼，是一种眼睛折射缺陷，其中当调节(accommodation)松弛时，准直光束在视网膜之前产生图像焦点。估计全球近视患病人数已有8亿至23亿。在一些国家(诸如中国、印度和马来西亚)中，多达41％的成人人口是-ldpt的近视，并且约80％的成人人口是-0.Sdpt的近视。近视与产生胶原的巩膜的牵拉有关。眼球的伸长发生在眼球的后段中，并且涉及巩膜。此类眼球伸长在易患近视的儿童和青少年中引起近视的进展。当身体组织的成熟与自然变硬同时发生时，眼球伸长通常在三十岁减缓并停止。这种变硬涉及糖化介导的交联。
目前无有效治疗可终止近视的进展并减少由于变性近视引起的视力丧失。已报道了通过在眼睛周围施加强化带(reinforcement belts)并将其缝合至巩膜来阻止近视进展的手术方案。这些手术方案是有争议的且在技术上存在挑战，并且并不受欢迎。介入的临界期是在儿童期或青年早期。因此，应该采用较为简单方式来使巩膜变硬。
由于近视的进展与眼睛后段的伸长及巩膜和脉络膜视网膜组织随后的牵拉有关，所以期望胶原交联引起的巩膜变硬阻止/停止疾病及相关的病症(诸如黄斑牵拉和萎缩症或出血及视力丧失)的进展。Wollensak和Spoerl报道了使用RF/UVA治疗实现人和猪巩膜体外的此类交联和强化。在兔体内，显示交联性变硬(crosslinking stiffening)，并且所述交联性变硬显示持续几个月。可施加这种治疗以阻止近视的进展。
然而，此类治疗易有UVA风险，这可能是危险的。此外，UV辐照的组织渗透是有限的。用UV照射巩膜需要外部方式且必需进行手术暴露。因此，需要可替代的光敏剂，所述光敏剂可使用在近红外(NIR)区的红区处的更为安全和更好渗透的波长来促使胶原交联。
能渗透更深组织的非危险性的光，如基于PDT的细菌叶绿素(BChl)中的NIR已经证实可提供对眼中的肿瘤学和年龄相关的黄斑变性(AMD)进行有效和安全的抗癌治疗(US7,947,672,WO2005/120573)。
近些年，本发明人(US7,947,672；WO2005/120573；Ashur等，2009；Mazor等，2005；Brandis等，2005)和其它人(Moore等，2009；Bourges等，2006；Berdugo等2008)已报道了可采用新型水溶性叶绿素(Chl)和细菌叶绿素(BChi)衍生物作为PDT中的敏化剂。这些水溶性衍生物在静脉内施用至治疗的患者之后，在NIR照射时产生O2 -自由基和·OH自由基(Ashur等2009；Mazor等2005；Brandis等，2005；Vakrat-Haglili等，2005)，并且目前已用于前列腺癌治疗的临床前试验(Mazor等2005)和进一步的临床试验(目前在III期)(Trachtenbeg J等2007；Lepor H.2008；Moore等，2009)中的靶向血管的癌症光动力学治疗(VTP)中。作为蛋白交联前体的氧自由基的有效产生(Liu等，2004)和用水溶性Bchl和Chl衍生物建立的临床经验使得这些敏化剂成为治疗中采用的潜在候选物，所述治疗被胶原交联(特别是在局部施用所述敏化剂之后在NIR照射时角膜和巩膜变硬)所介导。
发明概述
根据本发明现已发现，在NIR照射时，US7,947,672和WO2005/120573中描述的水溶性(细菌)叶绿素衍生物在局部施用之后促进兔眼的角膜和巩膜变硬。本文公开了用某些水溶性的磺化细菌叶绿素衍生物离体和体内治疗兔眼的非限制性的例证结果。用这些光敏剂治疗兔眼的角膜和巩膜显得安全，并显著增加了角膜和巩膜的生物力学强度。
因此，本发明涉及叶绿素和细菌叶绿素衍生物在与角膜或巩膜异常(特别是角膜变薄或巩膜硬挺(starching))相关的疾病、病症和疾患的微创光动力学治疗(PDT)中的用途。
在主要方面，本发明提供眼睛PDT中使用的眼科组合物，所述组合物包括本文的式I、II或III的(细菌)叶绿素衍生物，当NIR辐照时所述组合物显著促进角膜和巩膜变硬。
在另一方面，本发明涉及用于治疗眼睛疾病、病症和疾患的方法，特别是由创伤引起的与角膜(诸如圆锥角膜)变薄、眼内压升高和角膜扩张相关的病症，及与眼球伸长(诸如近视)和黄斑牵拉相关的病症。
本发明进一步提供在介入诊疗(interventional procedures)之前、期间或之后用于预防角膜和/或巩膜疾病或衰减(weakening)的方法。
附图简述
图1是夹在微型计算机控制的生物材料测试器的钳口之间的6mm距离处的角膜条带的照片。
图2是固定于载玻片上的直径为8mm的中央角膜圆片的照片，所述角膜圆片被倾斜地置于石英比色皿中，以用于在WST11/NIR和RF/UVA处理之后的荧光光谱测量中。
图3是在兔的去上皮角膜中累积的WST11的光学吸收光谱(755nm)，所述兔的去上皮角膜暴露于WST11在盐水中的溶液10、20和30分钟。
图4A-4H是荧光显微镜图片(图4A、4B、4E、4F)，及其相关的曲线图(图4C、4D、4G、4H)，其显示荧光强度对比渗透至去上皮兔的角膜内的深度，所述去上皮的兔角膜离体暴露于盐水中的WST1110分钟(4A和4C)和30分钟(4B和4D)，并离体暴露于WST11和葡聚糖-500的溶液10分钟(4E和4G)和30分钟(4F和4H)。当在740nm处激发时，在760nm处检测到中央角膜的径向切片(12μm)的荧光。
图5是来自角膜的WST11的光学吸收光谱，所述角膜用WST11溶液离体处理20分钟，之后在755nm、10mW/cm2照射指定的时间段。
图6是分别在NIR或UVA辐照之后在含有乙醇(8％)和WST11(黑色)或RF(浅蓝色)的溶液中的α-(4-吡啶基N-氧化物）-N-叔-丁基硝酮(4-POBN，65mM)的电子顺磁共振(ESR)光谱。黑色箭头显示当通过4-POBN捕集单线态氧时形成的四重峰，并且星号显示当捕集羟自由基和超氧自由基时形成的双-三重峰。
图7是从离体WST11/NIR(黑色)或RF/UVA(浅蓝色)处理且之后浸入4-POBN(65mM)乙醇-(8％)溶液中的角膜获得的4-POBN的ESR光谱。
图8A-8B是表示在角膜与WST11孵育30-min再NIR照射30-min.(n＝10)之后，或与RF-D溶液孵育再进行UVA辐照(RF-D/UVA)之后，角膜的极限应力单位(ultimate stress units)(8A)和杨氏模量(8B)中的角膜刚度的离体应力-应变测量值的图表。
图9A-9B是表示在用WST11(2.5mg/ml)处理兔角膜10、20或30分钟再NIR照射(755nm，10mW/cm2)30-min之后的1个月，或在RF/UVA处理之后的一个月时的，极限应力单位(9A)和杨氏模量(9B)中的角膜刚度的体内应力-应变测量值的图表。
图10A-10B是表示在用无葡聚糖的WST11(2.5mg/ml)盐水(WST11)或用具有葡聚糖500的WST11(WST-D)处理兔角膜20分钟再NIR照射(755nm，10mW/cm2)30-min之后的1个月时的，或在用含有或不含有葡聚糖的RF处理再UVA辐照30-min之后的1个月时的，极限应力单位(10A)和杨氏模量(10B)中的角膜刚度的体内应力-应变测量值的图表。对照-未处理的眼睛。
图11A-11C是体内WST11/NIR照射处理之后的用苏木素-伊红染色两天(11A-11C)或1周(11D)的兔角膜的组织切片(放大倍数为20倍)。11A：对照；11B：用盐水中的WST11处理的角膜(WST11-S/NIR方案)；11C：用WST11和葡聚糖处理的角膜(WST11-D/N1R)；11D：WST11-D/NIR处理之后的1周。
图12A-12B是用盐水中的WST11体内处理再进行NIR照射之后凋亡1天的染色的兔角膜的组织切片。12A-对照，未处理的角膜；12BWST11-S/NIR处理的角膜。
图13表示用WST11和NIR辐照(wST11/NIR)处理的，或用核黄素和UVA辐照(RF/UVA)处理的兔角膜的荧光光谱。
图14是显示WST11渗透的兔巩膜的荧光显微镜图片。
图15A-15B是表示在用WST11孵育30-min再直接NIR照射(755nm，10mW/cm2)后表面处理的巩膜(posterior treated sclera)30-min之后，角膜的极限应力单位(15A)和杨氏模量(15B)中的上赤道部(upper equatorialsclera)巩膜刚度的离体应力-应变测量值的图表。对照-未处理的下赤道部(lower equatorial)巩膜。
图16A-16B是表示在用WST11孵育20-min再NIR照射(755nm，10mW/cm2)通过角膜前表面30-min之后，角膜的极限应力单位(15A)和杨氏模量(15B)中的上赤道部巩膜刚度的离体应力-应变测量值的图表。对照-未处理的下赤道部巩膜。
图17A-17B是用于离体递送药物至巩膜并外部或直接照射(17A)和通过角膜前表面照射(17B)的装置的示意图。
图18A-18C是通过照射巩膜前表面，用于兔眼的处理的巩膜后表面的NIR照射的三面眼接触镜眼底镜片(three mirror fundus lens)装置的照片。
本发明的实施模式
本发明人已发现某些水溶性的叶绿素和细菌叶绿素衍生物相对快速地并以一种时间依赖的方式渗透巩膜和去上皮的角膜，并且当被适当的辐照致敏时离体和体内诱导一致且显著的角膜和巩膜变硬。这些光敏剂具有光化学活性的事实体现在照射期间其持续漂白和将光谱改造为其氧化形式。
因此，本发明的主要目的是提供包括叶绿素或细菌叶绿素光敏剂的药物组合物，以用于与角膜异常或巩膜异常相关的疾病、病症和疾患的微创光动力学治疗(PDT)中。特别地，本发明提供的药物组合物用于治疗角膜变薄和/或巩膜牵拉。
在优选的实施方案中，用于本文目的的光敏剂是式I、II或III的水溶性(细菌)叶绿素：
其中
M表示2H或选自以下的原子：Mg、Pd、Pt、Zn、In、Gd和Yb；
X是O或N-R7；
R1、R’2和R6各自独立为Y-R8、-NR9R’9或-N+R9R’9R”9A-；
Y是O或S；
R2是H、OH或COOR9；
R3是H、OH、C1-C12烷基或C1-C12烷氧基；
R4是-CH＝CR9R’9、-CH＝CR9Hal、-CH＝CH-CH2-NR9R’9、-CH＝CH-CH2-N+R9R’9R”9A-、-CHO、-CH＝NR9、-CH＝N+R9R’9A-、-CH2-OR9、-CH2-SR9、-CH2-Hal、-CH2-R9、-CH2-NR9R’9、-CH2-N+R9R’9R”9A-、-CH2-CH2R9、-CH2-CH2Hal、-CH2-CH2OR9、-CH2-CH2SR9、-CH2-CH2-NR9R’9、-CH2-CH2-N+R9R’9R”9A-、-COCH3、C(CH3)＝CR9R’9、-C(CH3)＝CR9Hal、-C(CH3)＝NR9、-CH(CH3)＝N+R9R’9A-、-CH(CH3)-Hal、-CH(CH3)-OR9、-CH(CH3)-SR9、-CH(CH3)-NR9R’9、-CH(CH3)-N+R9R’9R”9A-或-C≡CR9；
R’4是甲基或甲酰基；
R5是O、S、N-R9、N+R9R’9A-、CR9R′9或CR9-Hal；
R7、R8、R9、R’9和R”9各自独立为：
(a)H；
(b)C1-C25烃基；
(c)被选自以下的一个或多个官能团取代的C1-C25烃基：卤素、硝基、氧代、OR、SR、环氧基、环硫基、-CONRR’、-COR、COOR”、-OSO3R、-SO3R”、-SO2R、-NHSO2R、-SO2NRR’、-NRR’、＝N-OR、＝N-NRR’、-C(＝NR)-NRR’、-NR-NRR’、-(R)N-C(＝NR)-NRR’、O←NR-、＞C＝NR、-(CH2)n-NR-COR’、-(CH2)n-CO-NRR’、-O-(CH2)n-OR、-O-(CH2)n-O-(CH2)n-R、-PRR’、-OPO3RR’、-PO2HR和-PO3R”R”，其中n是1至10的整数，并且R和R’各自独立为H、烃基或杂环基，或R和R’与它们连接的N原子合起来一起形成任选含有选自O、S和N的另外的杂原子的3-7元饱和环，其中另外的N原子可被取代，并且R”是H、阳离子、烃基或杂环基；
(d)被选自以下基团的一个或多个官能团取代的C1-C25烃基：带正电荷的基团、带负电荷的基团、在生理条件下转化为带正电荷的基团的碱性基团，及在生理条件下转化为带负电荷的基团的酸性基团；
(e)C1-C25烃基，其含有一个或多个杂原子和/或一个或多个碳环或杂环部分；
(f)C1-C25烃基，其含有一个或多个杂原子和/或一个或多个碳环或杂环部分，并且被一个或多个如以上(c)和(d)中所定义的官能团取代；
(g)C1-C25烃基，其被氨基酸、肽、蛋白、单糖、寡糖或多糖的残基取代；或
(h)氨基酸、肽、蛋白、单糖、寡糖或多糖的残基；
R7可进一步为-NRR’，其中R和R’各自为H或C1-C25烃基，其任选地被带负电荷的基团优选SO3 -取代；
当R1、R’2和R6各自独立为Y-R8时，R8可进一步为H+或阳离子R+ 10；
R+ 10是金属阳离子，铵基或有机阳离子；
A-是生理学上可接受的阴离子；
m是0或1；
位置7-8处的虚线表示任选的双键；和
其药学上可接受的盐及光学异构体。
在某些实施方案中，位置7-8处的虚线表示双键，并且光敏剂是式I、II或III的叶绿素。
式I的五环叶绿素化合物分别是叶绿素a和b，其中M是Mg，在位置173处的R1是叶绿基氧基，在位置132处的R2是COOCH3，在位置132处的R3是H原子，R5是O，在位置3处的R4是乙烯基，在位置7-8处的虚线表示双键，R’4在位置7处是甲基或甲酰基且R4在位置8处是乙基，并且式I的五环叶绿素化合物的衍生物将具有不同的金属原子和/或不同的取代基R1、R2、R3、R4、R’4和/或R5。
式II的四环化合物(通过四个次甲基键偶联的三个吡咯和一个吡咯啉)是二氢卟酚，其中M不存在，在位置173处的R1是丙酸，在位置15处的R’2是-CH2COOH，在位置132处的R6是-COOH，在位置3处的R4是乙烯基，位置7-8处的虚线表示双键，R’4在位置7处是甲基且R4在位置8处是乙基，并且式II的四环化合物的衍生物将具有不同的金属原子和/或不同的取代基R1、R’2、R’4和/或R6。
式III的五环化合物是紫色素-18，其中M不存在，X是氧，在位置173处的R1是丙酸，在位置3处的R4是乙烯基，在位置7-8处的虚线表示双键，R’4在位置7处是甲基且R4在位置8处是乙基，并且式III的五环化合物的衍生物将具有不同的金属原子和/或不同的取代基R1、R4、R’4和/或X不是氧。
在某些其它实施方案中，位置7-8处被氢化，并且光敏剂是式I、II或III的细菌叶绿素。式I的五环化合物是细菌叶绿素a(Bchla)，其中M是Mg，在位置173处的R1是叶绿基氧基或香叶基香叶基氧基，在位置132处的R2是COOCH3，在位置132处的R3是H原子，R5是O，R4在位置3处是乙酰基而在位置8处是乙基，且在位置7-8处的虚线不存在，并且式I的五环化合物的任选的衍生物将具有不同的金属原子和/或不同的取代基R1、R2、R3、R4、R’4和/或R5。
式II的四环(通过次甲基键偶联的两个吡咯和两个吡咯啉)化合物是细菌二氢卟酚a，其中M不存在，在位置2、7、12、18处为甲基，在位置173处的R1是丙酸，在位置13处的R’2是COOCH3，R4在位置3处是乙酰基而在位置8处是乙基，且位置7-8处的虚线不存在。当乙烯基连接至位置3处时，该化合物是玫红细菌卟吩((31-乙烯基)-细菌二氢卟酚a)。细菌二氢卟酚a和玫红细菌卟吩的衍生物将具有不同的金属原子和/或不同的取代基R1、R’2、在位置3处的R4和/或R6。
式III的五环化合物是细菌紫色素-18，其中M不存在，X是氧，在位置173处的R1是丙酸，R4在位置3处是乙酰基而在位置8处是乙基，位置7-8处的虚线不存在，并且式III的五环化合物的衍生物将具有不同的金属原子和/或不同的取代基R1、R4、R’4和/或X不是氧。
如本文所用，术语“烃基”意指任何直链或直链、饱和或不饱和、非环状或环状(包括芳族)的具有1-25个碳原子的烃基，所述烃基的碳原子优选为1至20或1至10个，更优选为1至6个，最优选为2-3个。烃基可为具有1-6(优选为1-4个)碳原子的低级烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基或烯基、炔基或环烷基，或在式I、II或III化合物的位置17处，该烃基是衍生自天然Chi和Bchl化合物(如，香叶基香叶基(2，6-二一甲基-2，6-辛二烯基)或叶绿基(2，6，10，14-四甲基-十六-14-烯-16-基))的基团。
在一个实施方案中，烷基具有10个或更多个碳原子，如-C10H21、-C15H31、-C16H33、-C17H35、-C18H37、-C20H41等。
在另一实施方案中，C1-C25烃基是优选具有2-6个碳原子的直链或支链的C2-C25烯基或炔基，如乙烯基、丙-2-烯-1-基、丁-3-烯-1-基、戊-4-烯-1-基、己-5-烯-1-基、乙炔基、炔丙基等。
在又一个实施方案中，C1-C25烃基是C3-C25单环或多环环烷基或部分不饱和的环烷基，优选为C3-C14，更优选为C3-C7环烷基，诸如环丙基、环丁基、环戊基、环己基和环庚基。
烃基可进一步为芳基或芳烷基，其中如本文所用的术语“芳基”是指具有6至14个碳原子(优选为6至10个碳原子)的“C6-C㈠”芳族碳环基团，其由诸如苯基、萘基、咔唑基、蒽基、菲基等的单个双环或三环的环系统组成，并且术语“芳烷基”是指衍生自芳基烷基化合物的基团，其中芳基部分优选为C6-C14，更优选为C6-C10芳基，诸如苄基、菲基等。
术语“杂环”或“杂环基”意指衍生自饱和、部分不饱和、任选取代的单环、双环或三环的3-12元，优选为5-10元，更优选为5-6元的杂环基团，在所述环中含有选自O、S和/或N的1至3个杂原子。具体实例是二氢呋喃基、四氢呋喃基、吡咯啉基、吡咯烷基、二氢噻吩基、二氢吡啶基、哌啶基、喹啉基、哌嗪基、吗啉代或1，3-二噁烷基。
术语“杂芳基”或“杂芳族部分”是指单环或多环的杂芳族环，其可包括含有1至3个选自O、S和/或N的杂原子并被任选地取代的碳环和杂环。具体实例为而不限于吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、噁唑基、噻唑基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、1，3，4-三嗪基、1，2，3-三嗪基、1，3，5-三嗪基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、吲哚基、咪唑并[1，2-a]吡啶基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、苯并二氮杂卓基和其它衍生自另外的多环杂芳族环的基团。
任何“碳环基”、“杂环基”、“芳基”或“杂芳基”可被一个或多个以下的基团取代，诸如卤素、C6-C14芳基、C1-C25烷基、硝基、OR、SR、-COR、-COOR、COOR”、-SO3R、-SO3R”、-SO2R、-NHSO2R、-NRR’、-(CH2)n-NR-COR’和-(CH2)n-CO-NRR’，其中n、R、R’和R”如上所定义。应该理解，当多环的杂芳族环被取代时，取代基可在任何碳环和/或杂环中。
如本文所用的术语“烷氧基”是指基团(C1-C25)烷基-O-，其中C1-C25烷基如上所定义。烷氧基的实例是甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基、-OC12H25、-OC15H31、-OC16H33、-OC17H35、-OC18H37等。如本文所用的术语“芳氧基”是指基团(C6-C18)芳基-O-，其中C6-C18芳基如上所定义，例如苯氧基和萘氧基。
术语“卤素”，如本文所用，是指氟、氯、溴或碘。
R7、R8、R9、R’9和/或R”9的烃链可任选地含有一个或多个诸如O、S和/或NH的杂原子，和/或一个或多个碳环或杂环部分，其中如本文所用的“碳环的”涵盖如本文所定义的环烷基和芳基。在一个实施方案中，烃基链含有一个或多个O原子，并具有如用4至10个碳原子的低聚氧基乙二醇(oligooxyethyleneglycol)残基表示的OH末端基团，优选为戊氧基乙二醇(pentaOxyethyleneglycol)。在其它实施方案中，烃基含有苯基或吡啶基。
R7、R8、R9、R’9和/或R”9还可为被一个或多个官能团诸如卤素(例如Cl、Br、F或I)、硝基、氧代、烷氧基(OR)、SR、环氧基、环硫基、-CONRR’、-COR、COOR”、COSR、-OSO3R、-SO3R”、-SO2R、-NHSO2R、-SO2NRR’、-NRR’、＝N-OR、＝N-NRR’、-C(＝NR)-NRR’、-NR-NRR’、-(R)N-C(＝NR)-NRR’、O←NR-、＞C＝NR、-(CH2)n-NR-COR’、-(CH2)n-CO-NRR’、-O-(CH2)n-OR、-O-(CH2)n-O-(CH2)n-R、-PRR’、-OPO3RR’、-PO2HR和-PO3R”R”取代的烃基，其中n是1至10的整数，并且R和R’各自独立为H、烃基或杂环基，或者R和R’与它们连接的N原子合起来一起形成3-7元饱和环，所述饱和环任选地含有一个或多个选自O、S或N的杂原子并且任选地在所述的额外N原子处被进一步地取代，并且R”是H、阳离子、烃基或杂环基。
在某些实施方案中，以上的一些官能团是可在生理pH下转化为带负电荷的基团的酸性基团，例如COOH、COSH、SO3R、PO3H2，或者官能团是带负电荷的基团，诸如COO-、COS-、SO3 -或PO3 2-。带负电荷的基团和酸性基团可为末端基团或烃基链内的基团。在最优选的实施方案中，烃基具有2或3个碳原子及选自COO-、PO3 2-的末端基团，或者最优选为SO3 -。
如本文所用，“生理条件”是指身体的不同组织和细胞区室的条件。
在某些实施方案中，R7、R8、R9、R’9和/或R”9可被至少一种带正电荷的基团和/或至少一种可在生理条件下转化为带正电荷的基团的碱性基团取代。在优选的实施方案中，所述至少一种带正电荷的基团可为衍生自含N基团的阳离子，诸如但不限于以下基团：铵-N+(RR’R”)、肼鎓-(R)N-N+(R’R”)、铵氧基O←N+(RR’)-、亚胺鎓(iminium)＞C＝N+(RR’)、脒鎓(amidinium)-C(＝RN)-N+R’R”或胍鎓(guanidinium)-(R)N-C(＝NR)-N+R9R99，其中R、R’和R”如上所定义。应该理解，如下文所定义，带正电荷的含N基团可为其中N被质子化的末端基团、烃基链内的基团或饱和环的一部分。此外，如下文所定义，所述至少一种带正电荷的基团还可为衍生自含N杂芳族基团的阳离子。
在一个优选的实施方案中，烃基链被式-N+(RR’R″)的铵基取代，其中R、R’和R”的每一个独立为H、烃基，优选为C1-C25烷基，更优选为C1-C10或C1-C6烷基或杂环基。当R、R’或R”之一是OH时，所述基团为羟铵基。优选地，所述铵基是季铵基，其中R、R’和R”各自独立为C1-C6烷基，诸如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基。
在某些实施方案中，式-N+(RR’R″)的铵基是环状基团，其中R、R’和R″的两个与N原子一起形成3-7元饱和环，所述饱和环任选地含有另外的选自O、S和N原子的杂原子，并如下文所定义任选地在额外的N原子处被进一步地取代。此类环状铵基的实例包括吖丙啶鎓(aziridinium)、吡咯烷鎓(pyrrolidinium)、哌啶鎓(piperidinium)、哌嗪鎓(piperazinium)、吗啉鎓(morpholinium)、硫代吗啉鎓(thiomorpholinium)、氮杂卓鎓(azepinium)等。
在某些实施方案中，所述带正电荷的基团是衍生自可为单环或多环化合物的N-杂芳族化合物的阳离子，所述化合物可进一步含有O、S或额外的N原子。阳离子从其衍生的环应含有至少一个N原子，并且为芳族，但是其它的环(如果存在)可为部分饱和的。N-杂芳族阳离子的实例包括吡唑鎓(pyrazolium)、咪唑鎓(imidazolium)、噁唑鎓(oxazolium)、噻唑鎓(thiazolium)、吡啶鎓(pyridinium)、嘧啶鎓(pyrimidinium)、喹啉鎓(quinolinium)、异喹啉鎓(isoquinolinium)、1，2，4-三嗪鎓(triazinium)、1，3，5-三嗪鎓(triazinium)和嘌呤鎓(purinium)。
阳离子还可为不含有N的鎓基，诸如但不限于以下基团：磷鎓(phosphonium)[-P+(RR’R”)]；砷鎓(arsonium)[-As+(RR’R”)]；氧鎓(oxonium)[-O+(RR’)]、硫鎓(sulfonium)[-S+(RR’)]、硒鎓(selenonium)[-Se+(RR’)]、碲鎓(telluronium)[-Te+(RR’)]、锑鎓(stibonium)[-Sb+(RR’R”)]或铋鎓(bismuthonium)[-Bi+(RR’R”)]，其中R、R’和R”如上所定义。在优选的实施方案中，R、R’和R”是H、C1-C6烷基(诸如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、戊基或己基)、芳基(优选为苯基)或芳烷基(诸如苄基和苯乙基)。
在某些其它实施方案中，R7、R8、R9、R’9和/或R”9被至少一种在生理条件下转化为带正电荷的基团的碱性基团取代。如本文所定义，“在生理条件下转化为带正电荷的基团的碱性基团”至少在理论上为任何碱性基团，所述碱性基团将在生理条件下产生如本文所定义的带正电荷的基团，其中如本文所用的生理条件不是单指血清，而是指体内的不同组织和细胞。
在某些实施方案中，所述碱性基团是含N基团。此类含N碱性基团的实例包括但不限于将产生铵基的任何氨基、将产生亚胺鎓基的任何亚胺基、将产生肼鎓基的任何肼基、将产生铵氧基的任何氨氧基、将产生脒鎓基的任何脒基、将产生胍鎓基的任何胍基，所有基团如本文所定义。其它实例包括膦基和巯基。
因此，R7、R8、R9、R’9和/或R”9可被至少一种以下的碱性基团取代，诸如-NRR’、-C(＝NR)-NR’R″、-NR-NR’R″、-(R)N-C(＝NR)-NR’R″、O←NR-或＞C＝NR，其中R、R’和R″如上所定义但优选为C1-C25烷基，更优选为C1-C10或C1-C6烷基或杂环基。在优选的实施方案中，碱性基团是氨基-NRR’、末端基团或可为仲氨基的烃基链内的基团，其中R和R’仅有一个为H或叔氨基，其中R和R，都不是H，或者所述碱性基团可以是环状氨基，其中R和R’与N原子一起形成3-7元饱和环，所述饱和环任选地含有另外的选自O、S和N原子的杂原子并任选地在额外的N原子处被进一步地取代。
针对R7、R8、R9、R’9和/或R”9所定义的C1-C25烃基还可被单糖、寡糖或多糖的残基(诸如糖基)或者氨基酸、肽或蛋白的残基所取代。此外，R8、R9、R’9和R”9各自可独立为寡糖或多糖(优选为单糖诸如葡糖胺)的一部分，和/或氨基酸、肽或蛋白的残基。在一个优选的实施方案中，在任何位置处但优选为173处的R8、R9、R’9和R”9是氨基酸、肽或蛋白的残基。如果氨基酸、肽或蛋白含有游离的末端羧基和/或含有非末端游离羧基的氨基酸(如天门冬氨酸或谷氨酸)残基，则氨基酸、肽或蛋白可带负电荷。
在一个实施方案中，R7、R8、R9、R’9和/或R”9是含有羟基的氨基酸的残基，所述氨基酸诸如丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸或选自诸如烷基酯(优选为甲酯)的其酯类衍生物和其N-保护的(N-protected)衍生物，或者含有此类氨基酸和/或氨基酸衍生物的肽(寡肽或多肽)，其中所述N-保护基团是例如叔丁基氧基、苄氧羰基或三苯甲基。羟基化的氨基酸或肽通过其羟基，优选在(细菌)叶绿素衍生物的位置173处连接至COO-基团。此类氨基酸衍生物的实例是丝氨酸甲酯、N-叔-丁氧基羰基-丝氨酸、N-三苯甲基-丝氨酸甲酯、酪氨酸甲酯和N-叔-丁氧基-酪氨酸甲酯，并且含有所述氨基酸衍生物的肽的实例是N-苄氧羰基-丝氨酰丝氨酸甲酯，所有化合物按EP0584552所述来制备，该文献内容按照本文所完全公开的那样以引用的方式并入本文。
在某些实施方案中，R7、R8、R9、R’9或R”9是细胞特异性配体或组织特异性配体(选自肽和蛋白)的残基，所述肽和蛋白列举为但不限于激素肽和抗体(如免疫球蛋白)。肽或蛋白可经由酯键、硫酯键或酰胺键直接连接至-CO基团，或其可经由酯键或酰胺键连接至C1-C25烃基的端官能团，所述端官能团选自OH、COOH和NH2。
在某些实施方案中，根据本发明使用的(细菌)叶绿素衍生物含有衍生自R1、R’2和R6的COOH、COSH、COO-和/或COS-基团，即当羧基或硫代羧基或者羧酸根或硫代羧酸根阴离子存在于位置131、151(m是0)、152(m是1)和/或173处时，所述R1、R’2和R6分别为OH或SH、O-R10 +或S-R10 +。
在某些实施方案中，R1、R’2和/或R6是碱性基团-NR9R’9或铵基-N+R9R’9R”9，或者R5是N-R9或N+R9R’9。
在某些实施方案中，R1、R’2和/或R6是Y-R8，其中Y是O且R8是经由游离的-NH2基团通过酰胺键连接的氨基酸或肽(寡肽或多肽)的残基。
阳离子R10 +可为衍生自碱金属或碱土金属的单价或二价阳离子，诸如K+、Na+、Li+、Ca+，更优选为K+；或者R10 +是诸如本文针对“衍生自含N基团的阳离子”所定义的有机阳离子。优选地，有机阳离子衍生自胺，如NH4 +。
如本文所定义，A-是生理学上可接受的阴离子(诸如氯离子、溴离子、碘离子、高氯酸根、硫酸根、磷酸根)或有机阴离子(诸如乙酸根、苯甲酸根、辛酸根、柠檬酸根、乳酸根、丙二酸根、扁桃酸根、甲磺酸根、草酸根、丙酸根、琥珀酸根、甲苯磺酸根)等。
如本文所定义，R和R’与它们连接的N原子一起形成的“3-7元饱和环”可为仅含有N的环，诸如氮丙啶、吡咯烷、哌啶、哌嗪或氮杂卓，或者所述“3-7元饱和环”可含有另外的选自O和S的杂原子，诸如吗啉或硫代吗啉。哌嗪环中另外的N原子可任选地被烷基(如C1-C6烷基)取代，所述烷基可被卤素、OH或氨基取代。衍生自所述饱和环的鎓基包括吖丙啶鎓、吡咯烷鎓、哌啶鎓、哌嗪鎓、吗啉鎓、硫代吗啉鎓和氮杂卓鎓。
在某些实施方案中，根据本发明使用的(细菌)叶绿素衍生物是未金属化的，即M是2H。在优选的实施方案中，光敏剂是金属化的，并且M是Mg、Pd、Pt、Zn、In、Gd或Yb，更优选为Pd。
在一个优选的实施方案中，本发明提供的用于治疗与角膜变薄或巩膜牵拉相关的眼睛疾病和病症的眼科组合物，包括式I的叶绿素或细菌叶绿素衍生物，其中：M表示二价Pd；R1是-NH--(CH2)n-SO3 -R10 +、-NH--(CH2)n-COO-R10 +；或-NH-(CH2)n-pO3 2-（R8 +)2；R2是甲氧基；R3是-C(＝O)-CH3；R5是O；R10 +是诸如K+、Na+、Li+或NH4 +的单价阳离子；并且n是1至10的整数，优选为2或3。优选地，根据本实施方案，R1是-NH-(CH2)3-SO3 -K+。
在更优选的实施方案中，光敏剂是在位置17处具有单独的带负电荷的基团(SO3 -)的式I的细菌叶绿素，所述光敏剂表示为化合物钯细菌脱镁叶绿甲酯酸a173-(3-磺基丙基)酰胺钾盐。
在某些实施方案中，用于治疗角膜变薄或巩膜牵拉的眼科组合物包括式II的叶绿素或细菌叶绿素的衍生物，其中R6或者R1与R6两者是-NR9R’9。根据这些实施方案，优选地，R9是H且R’9是被至少一种选自以下的基团取代的C1-C10烷基：带正电荷的基团、带负电荷的基团、在生理条件下转化为带负电荷的基团的酸性基团或在生理条件下转化为带正电荷的基团的碱性基团。在更具体的实施方案中，R’9是被酸性SO3H基团或其碱性盐或者碱性基团-NRR’或-NH-(CH2)2-6-NRR’取代的C1-C6烷基，其中R和R’的每一个独立为H、任选地被NH2取代的C1-C6烷基，或者R和R’与N原子一起形成任选地含有O或N原子且任选地在额外的N原子处被-(CH2)2-6-NH2进一步地取代的5-6元饱和环。
在某些实施方案中，本发明的眼科组合物包括式II的细菌叶绿素衍生物，其中：
M是2H、Mg、Pd或Zn；
R1选自以下：
(i)-O-R10 +；
(ii)Y-R8，其中Y是O或S，且R8是氨基酸、肽或蛋白的残基；
(iii)-NH-CH2-CH(OH)-CH2OH；
(iv)-NH-(CH2)n-OH；
(v)-NH-CH(OH)-CH3；
(vi)-NH-(CH2)n-NR-(CH2)n-OH；
(vii)糖基氨基；或
(viii)NHR’9，如以上对R6的定义；
R’2是C1-C6烷氧基，诸如甲氧基、乙氧基、丙氧基或丁氧基，更优选为甲氧基；
R4是-C(＝O)-CH3、-CH＝N-(CH2)n-SO3 -R10 +；-CH＝N-(CH2)n-COO-R10 +；-CH＝N-(CH2)n-PO3 2-(R10 +)2；-CH2-NH-(CH2)n-SO3 -R10 +；-NH-(CH2)n-COO-R10 +；-NH-(CH2)n-PO3 2-(R10 +)2；或-C(CH3)＝NR9，优选为C(CH3)＝N-(CH2)n-NH2或-C(CH3)＝N-(CH2)n-N(R)3 +A-；
R6选自以下：(i)NHR’9，其选自以下：
(a)-NH-(CH2)n-SO3-R10 +，优选为-NH-(CH2)2-SO3R10 +或-NH-(CH2)3-SO3R10 +；
(b)-NH-(CH2)n-COO-R10 +；
(c)-NH-(CH2)n-PO3 2-(′R10 +)2；
(d)-NH-(CH2)n-B：
优选为-NH-(CH2)2-1-吗啉代或-NH-(CH2)3-哌嗪子基；
(h)-NH-(CH2)n-N(R”)-(CH2)n-NRR’，优选为-NH-(CH2)3-NH-(CH2)3-NH2；
(j)-NH-(CH2)n-NRR’，优选为-NH-CH2-CH2-NRR’；
R10 +是H+或诸如K+、Na+、Li+或NH4 +的单价阳离子，更优选为K+；
X是O、S或NH；
B是选自铵-N+RR’R”的带正电荷的基团，优选为-N(CH3)3 +A-、胍鎓、硫鎓、磷鎓、砷鎓；或者B是在生理条件下转化为带正电荷的基团的碱性基团，其选自氨基-NRR’，优选为-NH2、胍基、膦基或胂基；
m是1，n是1至10的整数，优选为2或3；且
A-是生理学上可接受的阴离子；
其中R、R’和R″各自独立为H或C1-C6烷基。
在优选的实施方案中，药物组合物包括式II的细菌二氢卟酚或玫红细菌卟吩衍生物，其中仅有R6或R1和R6两者选自：-NH-(CH2)2-SO3R10 +、-NH-(CH2)3-SO3R10 +、-NH-(CH2)3-NH-(CH2)3-NH2、-NH-(CH2)2-1-吗啉代或-NH-(CH2)3-哌嗪子基-(CH2)3-NH2，并且R10 +是诸如K+、Na+、Li+、NH4 +的单价阳离子，优选为K+。在某些更优选的实施方案中，R1和R6都是-NH-(CH2)2-SO3R10 +或-NH-(CH2)3-SO3R10 +。
在其它优选的实施方案中，根据本发明使用具有至少一种带负电荷的基团的式II的二氢卟酚或(玫红)细菌二氢卟酚衍生物，并且M不存在或为二价Pd或Zn离子，优选为Pd。在这些实施方案中，R1选自-O-R10 +、-NH-(CH2)n-SO3 -R10 +、-NH-(CH2)n-COO-R10 +或-NH-(CH2)n-PO3 2-(R10 +)2，或者R1是Y-R8其中Y是O、S且R8是氨基酸、肽或蛋白的残基；R’2是C1-C6烷氧基，诸如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基，更优选为甲氧基；R4选自-C(＝O)-CH3、-CH＝N-(CH2)n-SO3 -R10 +、-CH＝N-(CH2)n-COO-R10 +、-CH＝N-(CH2)n-PO3 2-(R10 +)2或-CH2-NH-(CH2)n-SO3 -R10 +；R6是-NH-(CH2)n-SO3 -R10 +、-NH-(CH2)n-COO-R10 +或-NH-(CH2)n-PO3 2-(R10 +)2；R10 +是诸如K+、Na+、Li+或NH4 +的单价阳离子，更优选为K+；m是1，且n是1至10的整数，优选为2或3。
在更优选的实施方案中，根据本发明使用的带负电荷的光敏剂是式II的细菌二氢卟酚衍生物，其中：M是Pd；R1是-O-R10 +、-NH-(CH2)n-SO3 -R10 +或Y-R8，其中Y是O或S且R8是蛋白优选免疫球蛋白的残基；R’2是C1-C6烷氧基，诸如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基，更优选为甲氧基；R4是-C(＝O)-CH3、-CH＝N-(CH2)n-SO3 -R10 +或-CH2-NH-(CH2)n-SO3 -R10 +；R6是-NH-(CH2)n-SO3 -R10 +、NH-(CH2)n-COO-R10 +或NH--(CH2)n-PO3 2-(R8 +)2；R10 +是诸如K+、Na+、Li+或NH4 +的单价阳离子，更优选为K+；m是1，且n是2或3，更优选为2。
在位置3、13和/或17处具有一个、两个或三个带负电荷的基团的式II的玫红细菌卟吩衍生物的实例是：
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基(methoxycarbomylmethyl)-玫红细菌卟吩131-(2-磺基乙基)酰胺二钾盐(本文指定为WST11)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(-磺基丙基)酰胺二钾盐(化合物1)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(2-磺基乙基)酰胺二钾盐(化合物2)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(3-磺基丙基)酰胺二钾盐(化合物3)；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-磺基乙基)酰胺二钾盐(化合物4)；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-（-磺基丙基)酰胺二钾盐(化合物5)；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(2-磺基乙基)酰胺二钾盐(化合物6)；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(3-磺基丙基)酰胺二钾盐(化合物7)；
锌31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-磺基乙基)酰胺二钾盐；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-磺基乙基)酰胺，173-(N-免疫球蛋白G)酰胺钾盐；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-羧乙基)酰胺二钾盐；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(3-磷酸丙基)酰胺三钾盐
钯31-(3-磺基丙基亚胺基)-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二(3-磺基丙基)酰胺三钾盐；
钯31-(3-磺基丙基氨基)-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二(3-磺基丙基)酰胺三钾盐。
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二(3-丙酰基)酰胺盐；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二[2-(3-丙酰基氨基)-磺基乙基]酰胺二钾盐；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二[2-(3-丙酰基氨基)-磷酸乙基]酰胺二钾盐；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二(3-硫代丙酰基)酰胺二钾盐31-羟基-31-脱氧-细菌脱镁叶绿甲酯酸a；
31-(吡啶-4-基甲氧基)-31-脱氧-细菌脱镁叶绿甲酯酸a；
细菌脱镁叶绿甲酯酸a173-[(2，6-二氯-4-甲氧基苯基)(2，4-二氯-苯基)]甲酯；
31-羟基-31-脱氧-细菌脱镁叶绿甲酯酸a173-[(2，6-二氯-4-甲氧基-苯基)(2，4-二氯苯基)]甲酯；
31-三氟乙酰氧基-31-脱氧-细菌脱镁叶绿甲酯酸a173-[(2，6-二氯-4-甲氧基苯基)(2，4-二氯苯基)]甲酯；
31-溴-31-脱氧-细菌脱镁叶绿甲酯酸a；
3-乙烯基-3-脱乙酰基-细菌脱镁叶绿甲酯酸；
31-(2-羟基乙氧基)-31-脱氧-细菌脱镁叶绿甲酯酸a；
31-(2，2，2-三氟乙氧基)-31-脱氧-细菌脱镁叶绿甲酯酸a；
31-(2-巯乙基硫烷基)-31-脱氧-细菌脱镁叶绿甲酯酸a
31-(2-羟基乙氨基)-31-脱氧-细菌脱镁叶绿甲酯酸a；
钴(III)31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-磺基乙基)酰胺二钾盐；
铁(III)31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-磺基乙基)酰胺二钾盐；和
镍(II)细菌脱镁叶绿甲酯酸a；
铂(II)细菌脱镁叶绿甲酯酸a。
在优选的实施方案中，根据本发明使用的化合物是牛磺酸化(taurinated)或高牛磺酸化的(homotaurinated)的细菌二氢卟酚衍生物的药学上可接受的盐，其具有单价或二价碱金属或碱土金属阳离子或具有选自以下的NH4 +：
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-磺基乙基)酰胺；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(-磺基丙基)酰胺；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(2-磺基乙基)酰胺；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(3-磺基丙基)酰胺；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-磺基乙基)酰胺；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(-磺基丙基)酰胺；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(2-磺基乙基)酰胺；和
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(3-磺基丙基)酰胺。
最优选的化合物是WST11和化合物1-7。
本发明使用的细菌叶绿素衍生物可通过描述于US7,947,672或WO2005/120573中的方法来制备。为了制备其中R8是氨基酸、肽或蛋白的残基的化合物，使用EP0584552中描述的方法。为了制备其中R8是氨基酸的残基的带负电荷的细菌二氢卟酚衍生物，EP0584552中公开的方法可与US7,947,672的方案1中描述的方法联合。
用于制备式II的带负电荷的化合物的方法公开于以上提及的US7,947,672中。例如，其中R1是-O-R10 +；R’2是-OCH3；R3是乙酰基；R6是以下基团：-NH--(CH2)n-SO3 -R10 +、-NH-(CH2)n-COO-R10 +或-NH-(CH2)n-PO3 2-(R10 +)2；R10 +是单价阳离子；m是1且n是1至10的细菌二氢卟酚化合物的制备包括：(i)使本文中相应的式I的金属化的细菌脱镁叶绿甲酯酸(M-细菌脱镁叶绿甲酯酸)(其中R1是OH)分别与式H2N-(CH2)n-SO3H的氨基磺酸(如，牛磺酸H2N-(CH2)2-SO3H或高牛磺酸H2N-(CH2)3-SO3H)、式H2N-(CH2)n-COOH的氨基羧酸，或式H2N-(CH2)n-PO3H2的氨基磷酸在R10 +-缓冲液中反应；和(ii)分离所需的式II化合物。
以上提及的在位置13和17处具有相同带负电荷的基团的式II细菌二氢卟酚可通过以下步骤来制备：使相应的M-细菌脱镁叶绿甲酯酸与过量的如上所述的试剂氨基磺酸、氨基羧酸或氨基磷酸反应，并分离所需的13，17-二取代的衍生物，或者可如在US7,947,672中公开的一样采用不同的途径。例如，其中R1和R6各自为基团-NH--(CH2)n-SO3 -R10 +；R2是-OCH3；R3是乙酰基；R10 +是单价阳离子；m是1且n是1至10的式II的细菌二氢卟酚通过以下步骤来制备：(i)使式I的相应的M-细菌脱镁叶绿甲酯酸(其中R1是OH)与N-羟基-磺基琥珀酰亚胺(磺基NHS)在l-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺(EDC)的存在下偶联；(ii)使所得的M-细菌脱镁叶绿甲酯酸-173-N-羟基磺基琥珀酰亚胺酯与过量的式H2N-(CH2)n-SO3H的氨基磺酸在R8 +-缓冲液中反应，因此获得在位置17处具有单个带负电荷的基团的式I化合物；(iii)使该产物与过量的H2N-(CH2)n-SO3H在R8 +-缓冲液中反应；分离所需的式II细菌二氢卟酚。当氨基磺酸被氨基羧酸或氨基磷酸替代时，获得相应的羧酸酯和膦酸酯衍生物。
在其它实施方案中，根据本发明使用的光敏剂是式III的紫色素-18或细菌紫色素-18衍生物，其中X是-NR7，R7是-NRR’，R是H且R’是被SO3-或其碱性盐取代的C1-C6烷基，优选地光敏剂为细菌紫色素-18，其中X是-NR7且R7是-NH-(CH2)3-SO3 -R10 +，其中R10 +是金属阳离子、铵基或有机阳离子，优选为K+。
在某些实施方案中，根据本发明使用的药物组合物包括式I、II或III的叶绿素或细菌叶绿素衍生物，其含有至少一种带正电荷的基团和/或至少一种在生理pH下转化为带正电荷的基团的碱性基团，其中所述带正电荷的基团和碱性基团如上所定义。
在某些实施方案中，光敏剂是式II的叶绿素或(玫红)细菌叶绿素衍生物，且R6是-NR9R’9，R9是H且R’9是HOCH2-CH(OH)-CH2-。
在某些优选的实施方案中，根据本发明使用的药物组合物包括式II的细菌二氢卟酚或玫红细菌卟吩衍生物，其中R1选自OH、-NR9R’9或-NR9-CH2-CH(OH)-CH2OH；且R6选自-NR9R’9或-NR9-CH2-CH(OH)-CH2OH，其中R9是H或C1-C6烷基；且R’9是被至少一种带正电荷的基团和/或至少一种在生理条件条件下转化为带正电荷的基团的碱性基团取代的C1-C25烃基。在优选的实施方案中，R’9是C1-C25烷基，优选为C1-C10，更优选为C1-C6烷基，所述R’9被至少一种带正电荷的基团(更优选为-N+RR’R”)或至少一种碱性基团(优选为-NRR’)取代并任选地被-N(R″)-基团中断，其中R和R’各自独立为H、任选地被NR″R″取代的C1-C6烷基或杂环基(诸如吡啶基)，或者R和R’与N原子一起形成进一步含有O、S或N原子的6元环，且R″是H或C1-C6烷基。
根据这些优选的实施方案使用的具体化合物是带正电荷的细菌叶绿素衍生物，其中M不存在或为Pd；R’2是其中R8是C1-C6烷基；R4是-COCH3；并且其中：
(a)R1是OH且R6是-NHR’9；
(b)R1和R6都是相同的-NHR’9基团；
(c)R1是-NH-CH2-CH(OH)-CH2OH且R6是-NHR’9基团；
(d)R1是NHR’9基团且R6是-NH-CH2-CH(OH)-CH2OH；且
(e)R6是-NH-CH2-CH2-NRR’；且R1选自以下：
-NH-(CH2)n-OH；
-NH-CH(OH)-CH3；
-NH-(CH2)n-NR-(CH2)n-OH；或
-糖基氨基。
-NHR’9基团选自以下：
(i)-NH-(CH2)n-NRR’或-NH-(CH2)n-N+RR’R″；
(ii)-NH-(CH2)n-N(R”)-(CH2)n-NRR’；
和
其中
X是O、S或NR；
R、R′和R″如上所定义，但优选地，各自独立为H或C1-C6烷基，更优选为甲基或乙基；
n是1至10的整数，优选为2至6，更优选为2或3；且
m是1至6的整数，优选为1至3。
此类带正电荷的化合物或在生理pH下变为带正电荷的化合物的具体实例包括本文指定的化合物4’-7’、8-12和24-75：
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-N3-三甲基铵乙基)酰胺盐酸盐(化合物12)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-N3-(三甲基铵乙基)酰胺乙酸盐(化合物24)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-N2-(二甲基氨基乙基)酰胺(化合物25)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(3-N2-二甲基氨基丙基)酰胺(化合物26)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-[(2-氨基乙基)氨基]乙基)酰胺(化合物27)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-([2-双(2-氨基乙基)氨基]乙基)酰胺(化合物28)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-吗啉代-N-乙基)酰胺(化合物29)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-哌嗪子基-N-乙基)酰胺(化合物30)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-[(2-N2-二乙基氨基乙基)氨基]乙基)酰胺(化合物31)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(3-[(3-氨基丙基)氨基]丙基)酰胺(化合物32)；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(2-氨基乙基)酰胺(化合物4’)；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(2-N3-三甲基铵乙基)酰胺二柠檬酸盐(化合物5’)；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(3-氨基丙基)酰胺(化合物6’)；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(3-N3-三甲基铵丙基)酰胺二柠檬酸盐(化合物7’)；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(6-氨基己基)酰胺(化合物8)；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(6-N3-三甲基铵己基)酰胺二柠檬酸盐(化合物9)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二(2-氨基乙基)酰胺(化合物10)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二(2-N3-三甲基铵乙基)酰胺二磷酸盐(化合物11)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(2-N3-三甲基铵乙基)酰胺二乙酸盐(化合物33)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(3-氨基丙基)酰胺(化合物34)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(4-氨基丁基)酰胺(化合物35)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(2-N2-二甲基氨基乙基)酰胺(化合物36)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(3-N2-二甲基氨基丙基)酰胺(化合物37)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二-(2-[(2-氨基乙基)氨基]乙基)酰胺(化合物38)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二-(2-[(2-N2-二乙基氨基乙基)氨基]乙基)酰胺(化合物39)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(2-吗啉代-N-乙基)酰胺(化合物40)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(2-哌嗪子基-N-乙基)酰胺(化合物41)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二-(3-[(3-氨基丙基)氨基]丙基)酰胺(化合物42)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二([2-双(2-氨基乙基)氨基]乙基)酰胺(化合物43)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(2-N-(2，-吡啶基)氨基乙基)酰胺(化合物44)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(2-N2-二乙基氨基乙基)酰胺(化合物45)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-氨基乙基)酰胺-173-(2，3-二羟基丙基)酰胺(化合物48)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-N2-二甲基氨基乙基)酰胺-173-(2，3-二羟基丙基)酰胺(化合物50)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-[(2-氨基乙基)氨基]乙基)酰胺-173-(2，3-二羟基丙基)酰胺(化合物55)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-N-(2’-吡啶基)氨基乙基)酰胺-173-(2，3-二羟基丙基)酰胺(化合物57)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-([2-双(2-氨基乙基)胺]乙基)酰胺-173-(2，3-二羟基丙基)酰胺(化合物59）；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(3-氨基丙基)酰胺-173-(2，3-二羟基丙基)酰胺(化合物60)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(4-氨基丁基)酰胺-173-(2，3-二羟基丙基)酰胺(化合物61)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-N2-二乙基氨基乙基)酰胺-173-(2，3-二羟基丙基)酰胺(化合物62)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-N-乙基氨基乙基)酰胺-173-(2，3-二羟基丙基)酰胺(化合物63)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(3-N-甲基氨基丙基)酰胺-173-(2，3-二羟基丙基)酰胺(化合物64)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(3-N-(2’-吡啶基)氨基丙基)酰胺-173-(2，3-二羟基丙基)酰胺(化合物71)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(4-N-(2’-吡啶基)氨基丁基)酰胺-173-(2，3-二羟基丙基)酰胺(化合物72)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2，3-二羟基丙基)酰胺-173-(2-三甲基铵乙基)酰胺(化合物46)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2，3-二羟基丙基)酰胺-173-(2-氨基乙基)酰胺(化合物47)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2，3-二羟基丙基)酰胺-173-(2-二羟基丙基)酰胺-173-(2-N2-二甲基氨基乙基)酰胺(化合物49)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2，3-二羟基丙基)酰胺-173-(2-[(2-氨基乙基)氨基]乙基)酰胺(化合物51)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2，3-二羟基丙基)酰胺-173-(2-[(2-N2-二乙基氨基乙基)氨基]乙基)酰胺(化合物52)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2，3-二羟基丙基)酰胺-173-(2-吗啉代-N-乙基)酰胺(化合物53)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2，3-二羟基丙基)酰胺-173-(2-哌嗪子基-N-乙基)酰胺(化合物54)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2，3-二羟基丙基)酰胺-173-(2-N-(2’-吡啶基)氨基乙基)酰胺(化合物56)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2，3-二羟基丙基)酰胺-173-([2-双(2-氨基乙基)氨基]乙基)酰胺(化合物58)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2，3-二羟基丙基)酰胺-173-(3-N-(2’-吡啶基)氨基丙基)酰胺(化合物73)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2，3-二羟基丙基)酰胺-173-(4-N-(2’-吡啶基)氨基丁基)酰胺(化合物74)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-（2-N2-二甲基氨基乙基)酰胺-173-(2-羟基丙基)酰胺(化合物65)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-N2-二甲基氨基乙基)酰胺-173-(3-羟基丙基)酰胺(化合物66)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-N2-二甲基氨基乙基)酰胺-173-(2-羟基丙基)酰胺(化合物67）；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-N2-二甲基氨基乙基)酰胺-173-(R)-2-羟基丙基)酰胺(化合物68)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-N2-二甲基氨基乙基)酰胺-173-((S)-2-羟基丙基)酰胺(化合物69)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-N2-二甲基氨基乙基)酰胺-173-(2-(2-羟基乙基氨基)乙基)酰胺(化合物70)；和
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-（2-N2-二甲基氨基乙基)酰胺-173-(糖基)酰胺(化合物75)。
以上列出的化合物可按以上提及的WO2005/120573中所详细描述的来制备。
其它带正电荷的细菌二氢卟酚衍生物和在生理pH下变为带正电荷的碱性细菌二氢卟酚衍生物是式II的化合物，其中M是Pd，R’2是-OR8(其中R8是C1-C6烷基，优选为甲基)，R4是-COCH3，且R1和/或R6是-NR9R’9，其中R9是H且R’9是C1-C25烃基、优选为C1-C25烷基、更优选为C1-C10烷基，其被以下基团取代：(i)胍基或胍鎓基；(ii)硫鎓基；(iii)膦基或磷鎓基；(iv)胂基或砷鎓基。
在更优选的实施方案中，R1和R6都是选自以下的相同基团：(i)-NH-(CH2)n-C(＝NH)-NH2或-NH--(CH2)n-C(＝NH)-N+(R)3A-，更优选为-NH-(CH2)n-C(＝NH)-N(CH3)3 +A-；
(ii)-NH-(CH2)n-S+(R)2A-，更优选为-NH--(CH2)n-S(CH3)2 +A-；
(iii)-NH--(CH2)n-P(R)2，更优选为-NH-(CH2)n-P(CH3)2或NH-(CH2)n-P+(R)3A-，更优选为-NH-(CH2)n-P+(CH3)3A-；或
(iv)-NH-(CH2)n-As(R)2，更优选为-NH-(CH2)n-As(CH3)2或NH-(CH2)n-As+(R)3A-，更优选为-NH--(CH2)n-As+(CH3)3A-，其中n是1至10的整数，优选为2、3或6。
此类化合物的实例是本文指定的化合物，以下化合物14、14a、15-19：
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二(2-胍基乙基)酰胺(化合物14)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二(2-三甲基胍鎓基乙基)酰胺(化合物14a)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131-(2-S2-二甲基硫鎓基乙基)酰胺柠檬酸盐(化合物15)；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(2-P3-三甲基膦鎓基乙基)酰胺二柠檬酸盐(化合物17)；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(2-二甲基膦基乙基)酰胺(化合物18)；和
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(2-As3-三甲基砷鎓基乙基)酰胺二柠檬酸盐(化合物19)。
以上的化合物可按WO2005/120573所教导的来制备。
在另一些进一步的优选实施方案中，根据本发明使用的Bchl衍生物是式II的细菌二氢卟酚衍生物，其中M是2H或Pd，R’2是-OR8(其中R8是C1-C6烷基，优选为甲基)，R4是-C(CH3)＝NR9，且R1和/或R6是-NR’9R″9，其中R’9是H且R9和R″9是C1-C25烃基、优选为C1-C25烷基、更优选为C1-C10烷基，所述式II的细菌二氢卟酚衍生物被至少一种氨基末端基团或带正电荷的基团取代，所述基团更优选为式-N+(RR’R″)A-的铵末端基团，其中R、R’和R″优选为相同的C1-C6烷基(优选为甲基)且A-是阴离子。在本发明更优选的实施方案中，R4是式-C(CH3)＝N-(CH2)n-NH2或-C(CH3)＝N-(CH2)n-N(R)3 +A-的基团，最优选为-C(CH3)＝N-(CH2)n-N(CH3)3 +A-，且R1和R6为式-NH-(CH2)n-NH2或NH-(CH2)n-N(R)3 +A-的基团，更优选为-NH-(CH2)n-N(CH3)3 +A-，其中n是1至10的整数，但优选为2、3或6。此类化合物的实例是本文指定的化合物20-23：
31-(氨基乙基亚胺基)-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩-131，173-二(2-氨基乙基)酰胺(化合物20)；
钯31-(氨基乙基亚胺基)-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二(2-氨基乙基)酰胺(化合物21)；
31-(三甲基铵乙基亚胺基)-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二(2-三甲基铵乙基)酰胺(化合物22)；和
钯31-(三甲基铵乙基亚胺基)-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二(2-三甲基铵乙基)酰胺(化合物23)。
以上化合物可按WO2005/120573中所描述的来制备。
在某些实施方案中，根据本发明使用的带正电荷的光敏剂是式I的Bchl衍生物，其中M是Pd，R2是-COOCH3，R3是H，R4是-COCH3，R5是＝O且R6是-OR8，其中R8是含有羟基的氨基酸(优选为丝氨酸)的残基或其衍生物，优选为烷基，更优选为甲基、酯或含有所述氨基酸或其衍生物的肽，在所述氨基酸残基中，游离氨基可被季铵化为三甲基铵基。此类的式I衍生物的实例是本文指定的化合物13：O-[Pd-Bpheid]-[N3-三甲基铵-2-甲基]-丝氨酸甲酯碘化盐。
根据本发明，式I-III的(细菌)叶绿素化合物的药学上可接受的盐用于PDT治疗眼睛，所述盐都为由任何存在于分子中的羧基形成的盐和碱加成盐以及酸加成盐。
药学上可接受的盐是用金属阳离子或胺阳离子(诸如碱金属和碱土金属或有机胺的阳离子)形成的。用作为阳离子的金属的实例是钠、钾、镁、钙等。适合的胺的实例是N，N′-二苄基乙二胺、氯普鲁卡因、胆碱、二乙醇胺、乙二胺、N-甲基葡糖胺和普鲁卡因(参见，例如Berge S.M.，等，″Pharmaceutical Salts，″(1977)J.ofPharmaceutical Science，66：1-19)。
碱性光敏剂的酸加成盐包括衍生自无机酸(诸如盐酸、硝酸、磷酸、硫酸、氢溴酸、氢碘酸、亚磷酸等)的盐，以及衍生自有机酸(诸如脂肪族的单羧酸和二羧酸、苯基-取代的链烷酸、羟基链烷酸、链烷双酸、芳族酸、脂肪族和芳族磺酸等)的盐。此类盐因此包括硫酸盐、焦硫酸盐、硫酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硝酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐、氯化物、溴化物、碘化物、乙酸盐、丙酸盐、辛酸盐、异丁酸盐、草酸盐、丙二酸盐、琥珀酸盐、辛二酸盐、癸二酸盐、延胡索酸盐、马来酸盐、扁桃酸盐、苯甲酸盐、氯苯甲酸盐、甲基苯甲酸盐、二硝基苯甲酸盐、邻苯二甲酸盐、苯磺酸盐、甲苯磺酸盐、苯基乙酸盐、柠檬酸盐、乳酸盐、马来酸盐、酒石酸盐、甲磺酸盐等。还涵盖的是氨基酸的盐(诸如精氨酸盐等)和葡糖酸盐或半乳糖醛酸盐(galacturonate)(参见，例如Berge S.M.，等，″Pharmaceutical Salts，″(1977)J.of PharmaceuticalScience，66：1-19)。
所述碱性化合物的酸加成盐是按常规方式通过将其游离碱形式与足够量的所需酸接触以产生盐来制备的。所述游离碱形式可按常规方式通过使盐形式与碱接触并分离游离碱来再生。所述游离碱形式在某些物理特性(诸如极性溶剂中的溶解度)上与其各自的盐形式稍微不同，但另外地，就本发明的目的而言，所述盐与其各自的游离碱是等同的。
根据本发明使用的酸性光敏剂的碱加成盐是按常规方式使其游离酸形式与足够量的所需碱接触以产生盐来制备的。所述游离酸形式可按常规方式通过使盐形式与酸接触并分离游离酸来再生。所述游离酸形式在某些物理特性(诸如极性溶剂中的溶解度)上与其各自的盐形式稍微不同，但另外地，就本发明的目的而言，所述盐与其各自的游离酸是等同的。
根据本发明使用的带负电荷的和带正电荷的叶绿素与细菌叶绿素化合物及其药学上可接受的盐为高度水溶性的，并且使得能够在不添加表面活性剂的情况下制备水性制剂。
根据本发明使用的药物组合物是在施加PDT之前局部施加至患者眼睛并能够渗透角膜或巩膜的眼科组合物，优选为液体(如溶液、混悬液和乳液)或凝胶。眼科组合物通常包括本领域熟知的惰性的药学上可接受的载体和赋形剂。该药物组合物可进一步含有一种或多种功能性(例如为了调节活性剂渗透的深度)赋形剂。限制光敏剂渗透的深度可为有利的，由于其限定对目的区域的治疗的范围从而将由在光敏剂照射时形成的活性氧簇(ROS)引起的对邻近组织的副作用最小化。
为了制备药物组合物，光敏剂可(例如，与甘露醇一起)被冻干并且干粉直接溶解于盐水或其它任何药学上可接受的水溶液中，以用于局部施加至患者或施加至样品的体外靶上。组合物的制备可通过本领域熟知的技术(例如如在Remington：The Science and Practice of Pharmacy，MackPublishing Co.，Easton，Pa，1990中总结的技术)来进行。
本发明人发现，当在无葡聚糖-500的情况下施加光敏剂时，与在所述赋形剂存在的情况下施加光敏剂相比，几种细菌叶绿素衍生物向暴露于光敏剂10min或30min的兔角膜和巩膜内的渗透显著较深。图4A-4H中呈现的兔角膜的荧光显微镜测量表明，在无葡聚糖的情况下带负电荷的细菌二氢卟酚衍生物WST11在孵育10分钟之后穿过角膜基质的一半厚度，并且在孵育30min之后穿过整个基质深度。相反，在葡聚糖-500存在的情况下施加WST11，10分钟之后将渗透深度限制至角膜基质外部的1/3，而在孵育30分钟之后限制至约50％。当在制剂中存在葡聚糖的情况下测量其它磺化的Bchl衍生物(即化合物1-7)的渗透深度时，获得类似的结果。
与不具有葡聚糖的WST11相比，用混合有葡聚糖-500的WST11(或用化合物1-7)处理不改变变硬效果(stiffening effect)。然而，其极大地减少了处理的副作用。临床上，显著缩短了角膜水肿和上皮愈合的持续时间和程度。此外，在一些处理的角膜中形成的上皮雾状浑浊仅在葡聚糖存在的情况下出现。然而，最重要的效果显示为在处理的角膜中对内皮层的保护和减少角膜细胞的损伤。这一效果在本文图11A-11C呈现的兔眼的组织切片中清楚地得到了证明。在用混合有葡聚糖500的WST11(或用化合物1-7)处理再进行NIR照射之后的组织学测试显示角膜前表面中的角膜细胞数目减少，且内皮无损伤。
这种保护以及水肿减轻和治愈时间缩短可能涉及WST11渗透深度减小及随后的光生自由基的空间限制效应。令人惊讶的是，尽管盐水中的WST11在孵育10分钟之后渗透角膜基质的一半，但其比与葡聚糖一起施加的WST11在角膜中渗透至类似深度之后产生更少的变硬。这一观察可定性地与角膜中心层处的WST11的累积和在该区域产生较高的ROS浓度的可能性相关，比较之下，在葡聚糖不存在的情况下WST11的分布更加分散。
可能维持在变硬角膜领域已知的核黄素(RF)/UVA处理中保持了葡聚糖的保护作用。尽管具有葡聚糖-500的RF制剂已声称可有助于维持溶液的克分子渗透压浓度(isoosmolarity)(Letko等，2011)，但最近报道了即使延长暴露时间，RF-葡聚糖溶液(RF-D)的基质渗透仍被限制于前面的200μm处(等，2010)。这一发现从本发明人获得的数据得到了确证，并且证实了以下结论：葡聚糖限制光敏剂向角膜内的前面渗透并从而保护内皮免受光毒效应。这一效应的分子特性尚未确定，但是发现多糖与天然胶原一起形成基质，所述基质可作为预防光敏剂迁移至更深层内的屏障。
葡聚糖是可消化和可降解的高分子量的葡萄糖聚合物，这使其广泛用作为眼科制剂(例如人造泪液和眼泪)的赋形剂。葡聚糖级分(dextranfractions)衍生自天然葡聚糖的部分酸水解，其具有各种特性和用途，并且可以1000至2百万的分子量范围提供。级分的分子量在大多数的情况下是重要的特性。葡聚糖5、葡聚糖10等的名称表示除以1000的平均分子量。因此，葡聚糖10对应于10，000的平均分子量。在某些实施方案中，葡聚糖级分选自葡聚糖50、葡聚糖70、葡聚糖100、葡聚糖200、葡聚糖500、葡聚糖1000和葡聚糖2000。最优选的用于制备本发明眼科组合物的葡聚糖级分是葡聚糖500。
当20％葡聚糖500被添加至制剂时，其将制剂的粘度增加至约179cP。当光敏剂与葡聚糖共施用时，可替代的解释光敏剂的渗透深度减小的途径是制剂的粘度增加。本发明人测试了将光敏剂与粘度为200cP的65％葡萄糖溶液或92％甘油溶液共施用所获得的效果与施用20％葡聚糖溶液所获得的效果相当。结果表明65％葡萄糖溶液或92％甘油溶液可以葡聚糖一样的程度限制光敏剂的渗透深度。
因此，在更优选的实施方案中，本发明提供粘性的眼科组合物以用于治疗角膜变薄。根据这些实施方案，该眼科组合物包括粘性剂作为赋形剂，所述粘性剂增强了制剂的粘度并从而限制或延迟了活性剂渗透至角膜内。眼科制剂中使用的任何粘性剂适用于本发明的目的。优选的充当粘性剂的功能性赋形剂是生物高分子，优选为多糖，更优选为可在体内由于天然生物过程导致的高度生物降解的天然多糖。天然多糖是有利的另外原因是其独特的物理化学特性，相对低成本且因此其可化学修饰以符合特定的需要。聚合的粘性剂的非限制性实例包括葡聚糖、硬葡聚糖及其衍生物、结冷胶、瓜尔胶、甲基纤维素(MC)、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、丙二醇、聚乙二醇、明胶、卡波姆等。优选的粘性剂是葡聚糖，和胞外多糖水凝胶硬葡聚糖，特别是其羧酸衍生物、结冷胶和瓜尔胶。
可用于本发明眼科制剂中的非聚合的粘性剂包括葡萄糖和甘油。
可选地，可将该组合物与诸如但不限于20％葡聚糖溶液或65％葡萄糖溶液或92％甘油溶液的粘性、惰性溶液共施用。
将细菌叶绿素衍生物眼部施加至兔角膜和巩膜中，之后在600-900nm处照射并捕集角膜和巩膜中的光生氧自由基，这促进了光化反应(可能为聚合反应)，从而导致了离体和体内一致的角膜和巩膜变硬。施加至兔眼睛的细菌叶绿素衍生物的光化反应可观察为在照射期间持续的褪色和光谱改变(褪色在本文显示在图5中)。
对于兔角膜，在照射之前与WST11一起离体孵育30分钟使杨氏模量和极限应力分别增加了369％和267％。在体内用相同的参数进行处理使杨氏模量和极限应力分别增加了174％和111％。杨氏模量随着体内处理的角膜孵育时间而增加。
对于兔巩膜，在照射之前与WST11一起离体孵育30分钟使杨氏模量和极限应力分别增加了300％和274％。
因此，用水溶性(细菌)叶绿素衍生物预处理的角膜和巩膜的PDT使极限应力和杨氏模量增强了至少2倍，而对内皮细胞无损害。这种处理在动物模型中显得安全，并且可因此被认为可用于屈光手术之后的圆锥角膜扩张和角膜扩张的临床试验中。
因此，在另一方面，本发明提供用于与角膜变薄或巩膜牵拉相关的眼睛疾病、病症和疾患的光动力学治疗的方法，所述方法包括以下步骤：(a)向罹患角膜变薄或巩膜牵拉的个体施用光敏剂，所述光敏剂是如上所定义的式I、II或III的(细菌)叶绿素或包括所述(细菌)叶绿素的药物组合物；和(b)用光在红区波长或近红外(NIR)区波长辐照眼睛。
本发明提供的方法优于RF/UVA治疗。几则报道显示甚至当施加的RF的渗透深度被限制时，UVA辐照仍对角膜内皮细胞有毒性(Wollensak等，2004(a)；Wollensak等，2004(b)；Wollensak2010(a))并导致角膜细胞完全丧失(Spoerl等，2007；Hafezi等，2009；Wollensak等，2010(b))。
由细菌叶绿素/NIR治疗导致的角膜变硬中涉及的机制可能不同于由RF/UVA利用的机制。光激的水溶性细菌叶绿素衍生物(诸如WST11)产生超氧自由基和羟自由基及最小痕量(minimal traces)的单线态氧，所述单线态氧是RF/UVA治疗的主要ROS产物(参见图6)。
在一个实施方案中，本发明的方法被施加以用于治疗选自由创伤引起的圆锥角膜扩张、角膜扩张的角膜变薄的疾病、病症和疾患，例如激光辅助原位角膜磨镶术后(LASIK)扩张、屈光性角膜切除术后(PRK)扩张、感染后扩张、周围扩张(peripheral ectasia)、萎缩症、眼内压升高或作为屈光性手术的并发症，其中已留下的所述角膜基质薄于约250μm。
可用本发明的方法治疗的其它非限制性的与由巩膜和/或角膜异常导致的视力丧失相关的疾病和疾患包括角膜风湿性疾患、变性近视、常规近视、巩膜葡萄肿、高眼压性青光眼、低眼压性青光眼及其组合。
眼睛的(细菌)叶绿素光敏剂和红区辐照或NIR区辐照的组合治疗可用于预防打算或已经进行介入诊疗的患者出现预期的巩膜衰减或角膜变薄。
因此，另一方面，本发明提供用于在介入诊疗之前、期间或之后预防角膜和/或巩膜疾病或衰减的方法，所述方法包括以下步骤：(a)向预期罹患角膜和/或巩膜疾病或衰减的个体施用如上所定义的叶绿素或细菌叶绿素化合物或包括所述化合物的药物组合物；和(b)用光在红区或近红外(NIR)区波长辐照眼睛。
对于PDT治疗，待施用的(细菌)叶绿素衍生物的量将由熟练的医生根据用PDT中使用的其它Bchl衍生物累积的经验建立，并且将根据用作活性成分的衍生物的选择、待治疗的疾患、施用模式、患者年龄和状况及医生的判断而改变。
实施例
材料和方法
(i)化合物。钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-磺基乙基)酰胺单价盐(如二钾盐WST11)由STEBA Laboratories，Israel提供。钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-磺基丙基)酰胺二价盐(如，二钾盐化合物1)；钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(2-磺基乙基)酰胺二价盐(如，二钾盐化合物2)；钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(3-磺基丙基)酰胺盐(如，二钾盐化合物3)；31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-磺基乙基)酰胺盐(如，二钾盐化合物4)；31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(-磺基丙基)酰胺盐(如，二钾盐化合物5)；31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(2-磺基乙基)酰胺二价盐(如，二钾盐化合物6)和31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(3-磺基丙基)酰胺二价盐(如，二钾盐化合物7)按US7,947,672所述来制备。其它细菌叶绿素衍生物，如含有带负电荷的基团或带正电荷的基团的衍生物，按US7,947,672和WO2005/120573所述来制备。细菌叶绿素衍生物的溶液被制备为两种形式：(a)仅在盐水中，浓度为2.5mg/ml且pH被调节至7.3(本文称之为“Bchl-S溶液”或“Bchl-S”)；(b)在具有20％葡聚糖500(31392Fluka，Switzerland)的盐水中，有2.5mg/ml的细菌叶绿素衍生物，且pH被调节至7.3(本文称之为“Bchl-D溶液”或“Bchl-D’”)。
使用两种形式的核黄素(RF)溶液：(a)核黄素-5’-磷酸盐在盐水中的0.1％溶液中，pH被调节至7.3(本文称之为“RF溶液”)；(b)市售的(MedioCross，Germany)核黄素-5’-磷酸盐在20％的葡聚糖T-500中的0.1％溶液，其pH测量为6.8(本文中为“RF-D溶液”或“RF-D”)。
(ii)光源。(a)具有在755nm处达1W的可调输出信号的二极管激光器(CeramOptec，Germany)；(b)LED系统在760nm处达2x18mW(RoithnerLasertechnik，Austria)；和(c)LED系统在370nm处达2x3mW(RoithnerLasertechnik，Austria)。
(iii)动物。用随意获取的食物和水在魏茨曼科学研究所的核心动物实验室(Core Animal Facility of the Weizmann Institute of Science)(Rehovot，Israel)饲养并处理新西兰白(NZW)兔。所有实验程序经由实验动物照护及使用委员会(Institutional Animal Care and Use Committee)批准。所有实验遵守视觉与眼科学研究协会(ARVO)关于眼科和视觉研究动物使用(Use ofAnimals in Ophthalmic and Vision Research)的声明。
方法
(a)角膜研究
角膜刚度的生物力学测试
(i)角膜变硬的离体生物学研究样品的制备。死后摘除兔(15-16周龄，体重为3-4Kg)的眼。在摘除之前，将12h和6h位置处标记于巩膜上，以用于随后的切割方位(cutting orientation)的保存。使用PKR刮器(BectonDickenson，USA)对角膜机械去上皮。通常，分配约10只兔进行细菌叶绿素/NIR处理(本文中为“测试组”)(例如WST11/NIR)，并且2只兔用RF/UVA处理(本文中为“RF/UVA组”)以用于对比。在测试组中，10只兔的10只眼睛在测试化合物盐水溶液中(Bchl-S)倒置浸泡30分钟，之后用二极管激光器(10mW/cm2)NIR照射(600-900nm)30分钟。未处理的对侧眼睛用作对照。在RF/UVA组中，每10分钟向2只兔的2只眼睛上局部施加RF-D溶液30分钟，之后通过双二极管(3mW/cm2)在370nm处UVA辐照30分钟。在处理之后，角膜-巩膜环被去除并置于具有匹配形状的石蜡半球扣状体上以确立精确切割而无组织牵拉。以从上向下的方向用自建的双锯片切割机从上皮侧切割角膜条带(宽为4±0.2mm)。该条带在两端都包括有2mm巩膜。通过超声测厚法(Humphrey超声测厚仪，USA)来测量中央的角膜厚度。然后将角膜条带转移至生物力学测试器。
(ii)体内研究的样品制备
使用十二周龄或二十五周龄的兔(2.5-3Kg重)。通过肌内(i.m.)注射35mg/kg氯胺酮(Rhone Merieux，Lyon，France)和5mg/kg赛拉嗪(Vitamed，Benyamina，Israel)将它们麻醉。通常，分配16只兔进行细菌叶绿素处理。在去皮之后，使用眼罩(眼罩)(直径为12mm)用盐水中的测试化合物局部处理每只兔的一只眼睛10、20及30分钟，之后NIR照射10、20或30分钟(755nm，10mW/cm2)。另一只眼用作未处理的对照。为了预防角膜缘干细胞的暴露，照射区域被用直径为8mm的中心开口的铝铂罩限制。为了确定葡聚糖的作用，将12只兔分为4个处理组，每组3只兔：组1(Bchl-S组)，被用细菌叶绿素衍生物的盐水溶液处理；组2(Bchl-D组)，被用细菌叶绿素-葡聚糖溶液处理。将这两个组与测试化合物孵育20-min，之后NIR照射(755nm，10mW/cm2)30分钟。组3(RF组)被用无葡聚糖的核黄素处理，并且组4(RF-D组)被用RF-葡聚糖溶液处理。将这两个组与RF或RF-D溶液孵育30-分钟，之后UVA照射(370nm，3mW/cm2)30分钟。一种含有地塞米松0.1％、新霉素和多粘菌素B(Alcon，Belgium)的眼科软膏被每天一次施加至处理的眼睛持续两周。在处理之后的四周，将兔处死，并且去除角巩膜环并将其置于具有匹配形状的石蜡半球扣状体上以保证精确切割而不牵拉组织。如上所述，在立体切片中从上皮侧切割角膜条带(宽为4+0.2mm)。将角膜条带立即转移至生物力学测试器。
药物累积、渗透和光致褪色
(i)光敏剂总体累积
兔死后马上机械地去兔眼上皮。对于大部分研究来说，使用6只兔，其中使用眼罩将所述6只兔的6只眼暴露于细菌叶绿素测试化合物10、20及30分钟(每次测试使用2只眼)，而对侧的眼睛未被处理并用作为对照。去除角膜并且8-mm直径的中心钮状物被用圆形环锯冲压并被置于光束通道区域中的聚甲基丙烯酸甲酯比色皿的外侧上。记录吸收光谱，并使用V-570分光光度计(Jasco，Japan)测量在600-900nm(在大多数情况下为755nm)处的光密度。
(ii)深度渗透研究
兔死后摘除兔眼并机械地去除上皮。使用眼罩将眼暴露于Bchl-S溶液5、10及30分钟，并在黑暗中将眼暴露于Bchl-D溶液10min和30min。对照：未处理的眼，和在黑暗处用葡聚糖-500仅处理30min的一只眼。在这一预处理之后，用盐水简单冲洗角膜，并用环锯在中央的8-mm钮状物上做手术，将中央的8-mm钮状物去除、包裹在铝铂中并干冰冷冻直至再次使用。将中央连续角膜径向切片(12μm)用低温切片机切割，固定在显微镜载玻片上并冷冻贮藏在-70℃直至使用。为了荧光测量，将单独的切片置于显微镜座上并且马上进行照片记录。当在740nm处激发时，使用装备有CCD镜头(Cascade512B，Roper Sci.，USA)和760nm以上的长通滤片的荧光显微镜(BX61Olympus，Japan)，在760nm处记录来自3个连续低温切片的Bchl-S或Bchl-D处理的角膜的荧光强度。使用ImageJ软件(NIH，USA)分析数字数据。
(iii)光敏剂的光致褪色
将安乐死的兔眼的角膜去上皮。通常，测试5只兔，并使用眼罩将10只眼中的8只用盐水中的细菌叶绿素衍生物(Bchl-S)预处理20分钟。用滤纸小心滤去(tipped off)过量的溶液。将眼辐照特定的时间段：0min、10min、30min和60min(每时帧两个角膜)。额外的两只眼用作为对照。去除角膜，并用圆形环锯冲压8-mm直径的中央钮状物。使用V-570分光光度计(Jasco，Japan)记录吸收光谱。
Bchl/NIR和RF/UVA处理之后的荧光光谱
死后兔眼摘除。用刮器去除角膜上皮。通常，将两只兔的两只眼浸泡在Bchl-S或Bchl-D溶液中30min，之后NIR辐照(30min)。将RF-D溶液施加至两只眼上30min，之后UVA辐照(30min)。两只眼用作对照。去除角膜并且用圆形环锯冲压8-mm直径的中央钮状物。将钮状物固定到载玻片上，所述载玻片被倾斜地以45°(图2)放置在荧光分光计(Varian-CaryEclipse，USA)中。激发束被设置在295nm、315nm、320nm、328nm、335nm处，并在360至480nm处读取相应的发射光谱。使用350nm处激发和380-480nm处发射，与在370nm处激发和400-700nm处发射，进行其它读取。激发缝隙为10nm，发射缝隙为～10nm。
组织学
用Bchl-S、Bchl-D、RF或RF-D处理之后的四十八小时或1周，将兔安乐死，并立即摘除眼睛，并固定于Davidson’s固定剂中(处理之后的48小时)或4％的甲醛中(处理之后的1周)。从全眼或角膜制备6μm的切片，并将切片用苏木素-伊红(H&E)染色。检测角膜和视网膜切片的病状。用固定在光学显微镜(E-800Leica，Germany)上的数字视频照相机(Nikon DS-Ril，Japan)对切片拍照。角膜细胞和内皮细胞的密度被在2个中心组织切片的2个区域中计数，并使用Image-Pro软件(MediaCybemetics，MD，USA)计算。
用于凋亡的染色。为了进行凋亡检测，在Bchl-S或Bchl-D处理之后的一天将兔安乐死。去除它们的角膜，并将其固定在4％的甲醛中并用石蜡包埋。从角膜制备6μm的中央切片，并将该切片放置于显微镜载玻片上并使其脱蜡。根据生产商的说明书进行基于过氧化物酶的末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP-地高辛配基缺口和标记(TUNEL)测定(Apop-Tag测定，Chemicon，Merck Millipore，Darmstadt，Germany)。
内皮染色。在治疗之后1天，如在Spence和Peyman(1976)中所述，使用茜素红S和台盼蓝染色，对兔进行角膜内皮损伤的分析。处理包括了用Bchl-S或Bchl-D溶液预处理20分钟之后在755nm处辐照30分钟(2只兔)，或仅在760nm处辐照30分钟(2只兔)。对侧未处理的眼用作对照.
(b)巩膜研究
巩膜变硬的离体生物力学研究的样品制备
兔死后立即摘除兔眼，并通过施加眼罩用盐水中的2.5mg/ml测试化合物(Bchl-S)外部处理兔眼的巩膜上表面或巩膜下表面30分钟，之后用NIR辐照(10mW/cm2)30分钟。巩膜的对侧用作为对照。在赤道处理的区域和对侧巩膜处切割巩膜条带(宽为4mm)，并使用生物材料测试器进行应力-应变测量。
浸渗测量
离体浸渗：
摘除安乐死的兔的眼，并使用充满测试化合物的直径为10mm的眼罩将巩膜上赤道面(或下赤道面)暴露于测试化合物(Bchl-S)溶液(2.5mg/ml)10分钟和30分钟。巩膜上赤道面(如果浸渗施加至下赤道面，则为或巩膜下赤道面)用作对照。
原位浸渗：
通过附接有海绵的弯曲塑料滑垫或金属滑垫，将测试化合物溶液施加在兔的颞上象限或鼻下(交替的)象限中，所述海绵通过沿着滑垫向外滑动的管连接。将该滑垫插入通过边缘处的结膜开口(参见图17A-17B)。在将滑垫附接至巩膜之后，将管连接至注射器或泵，并注射测试化合物储库以浸渗巩膜。进行施加光敏剂10或30分钟。然后，取出具有的滑垫。
在离体或原位浸渗光敏剂之后，进行以下技术：
用直径为8-mm的圆形皮肤环锯和剪刀在处理的巩膜区域和对侧对照巩膜上做手术并立即冷冻。用低温切片机在巩膜钮状物的中央区域切下20微米的径向切片。当在740nm处激发时，使用荧光显微镜(Olympus，Japan)记录在755nm处的荧光强度。
通过前段的体内照射。
经由具有眼底接触镜片(Volk pan-眼底镜的(fundoscopic))的二极管激光器，或经由将光纤封固至间接检眼镜并使用+20屈光度的镜片施加光到巩膜上通过视网膜和色素上皮，进行通过角膜和晶状体的NIR照射。由于光减弱，相应地调节照射强度。
照射之后，将兔安乐死，摘除它们的眼睛，并且用直径为8-mm的圆形皮肤环锯和剪刀在处理的巩膜区域和对侧对照巩膜上做手术。立即冷冻巩膜钮状物。使用低温切片机在巩膜钮状物的中央区域进行50微米的径向切片。使用荧光显微镜(Olympus，Japan)进行荧光光谱法，并当在740nm处激发时在755nm处记录荧光强度。
(c)生物力学测验
将角膜和巩膜条带以6mm的距离水平夹在具有200牛顿测力计(Newton force cell)的微型计算机控制的生物材料测试器(Minimat，Germany)的钳口之间(图1)。用标有刻度的螺丝刀以9cN.m的预调转矩控制地拧紧螺丝(Torqueleader，England)。以1.0mm/min的速率线性增加并测量应变直至组织破裂。通过测试机器计算杨氏模量。极限应力和杨氏模量表达为兆帕斯卡(MPa)单元。
(d)电子顺磁共振(ESR)光谱
使用具有X-波段微波桥(Microwave X-band Bridge)的MagnettechESR Miniscope MS100分光计(Germany)进行所有ESR测量。ESR分光计以9.3-9.55GHz，20mW的微波功率运行。在室温下在玻璃毛细管或扁平细胞中进行ESR测量。
如Ashur等(2009)中所述，将有或无葡聚糖的细菌叶绿素衍生物水溶液(分别为Bchl-S和Bchl-D)样品，与有和无葡聚糖的核黄素水溶液(分别为RF和RF-D)样品在755nm处进行照射。向每一溶液，加入自旋捕捉剂α-(4-吡啶基N-氧化物)-N-叔-丁基硝酮(4-POBN，65mM)和乙醇(8％)。对照含有在有/无葡聚糖的盐水中的照射的4-POBN，和有/无4-POBN的未照射的Bchl-S、Bchl-D、RF及RF-D溶液。
兔角膜的离体ESR测量。兔死后，摘除兔眼。将角膜机械去上皮，并用自建的双锯片切割机切割角膜条带(宽为5mm)。立即将条带浸入至含有4-POBN(65mM)和乙醇(8％)的溶液，及Bchl-S或RF-D中30min。然后，将条带用盐水洗涤，并放于扁平细胞(0.5x5mm3)中以进行NIR/UVA照射，之后用前述的微型示波器进行ESR测量。
实施例1.兔角膜组织摄入的WST11
(i)通过兔角膜的WST11的总体累积
将3只安乐死的兔的六只眼死后立即机械去上皮。将这些眼中的五只使用眼罩暴露于盐水中的WST11(WST11-S溶液)10min、20min和30min，并且按材料和方法所述来确定洗涤的角膜在755nm处的光学吸收。一只眼用作未处理的对照。
如图3所示，浸渗的角膜的光密度随着时间增加至1.71OD单位的值，而不被WST11的天然光谱干扰。
(ii)渗透至兔角膜内的WST11深度
当局部施加时，确定几种细菌叶绿素衍生物对角膜组织的光化学作用的渗透和深度。在本文中提供的结果为用WST11进行的测量。
光敏剂的渗透深度决定了角膜组织暴露至光动力作用的程度。特别地，渗透得越深，内皮损伤的可能性越高。为了分辨不同的孵育时间之后的测试化合物的渗透深度，使用如材料和方法所述的荧光显微镜检查监测切下的角膜圆片的数字化的荧光。
在安乐死的兔的20只眼中使用WST11的盐水溶液或葡聚糖溶液(分别为WST11-S或WST11-D溶液)，在存在或不存在葡聚糖的情况下，在黑暗中经过不同孵育时间之后，进行WST11向去上皮的角膜内的深度渗透。使固定于载玻片上的径向冻结的切片进行荧光显微镜检查。通过荧光显微镜检查(激发/发射740/760nm)用照片记录跨角膜的WST11分布。对照是4只未处理的眼睛和1只仅用葡聚糖-T500处理30分钟的眼睛。
(2只眼)暴露至WST11-S溶液10分钟之后，通过基质的整个外部一半的WST11是显著的(图4A、4C)。进一步的暴露(30分钟；5只眼)导致了的荧光一直扩散至后弹性层(图4B、4D)。这一处理将基质厚度从360-380μm增加至600-730μμm。相反，如图4E、4G和图4F、4H分别所示，在10和30分钟的暴露时间时(分别测试3只眼和5只眼)，WST11-D溶液的施加将渗透深度限制至角膜基质外部的1/3(520μm中的200μm)。重要的是，角膜中的WST11-D的荧光显示了不超过基质的中心的药物迁移的相对尖峰。然而，在200μm的深度处，暴露于WST11-D30分钟之后的角膜的荧光的水平仍然较高，这表明了较高的累积水平。
用化合物1-7.的盐水和葡聚糖溶液获得了角膜浸渗和渗透深度的相似的结果(数据未显示)。
实施例2.角膜中的WST11的光化学
(i)离体处理的角膜中的WST11的光致褪色
本发明人之前描述了当在不存在血清白蛋白的情况下照射某些细菌叶绿素衍生物(诸如WST11)时，氧自由基的产生是通过NIR过渡的褪色来完成的，并且由于叶绿素样分子的光化学产生在～645nm处的吸收增加(Ashur等2009)。因此，此类变化是此类细菌叶绿素原位衍生物的光化学活性的重要的标记。因此，在角膜照射期间，在兔的去上皮角膜中监测到了几种磺化的细菌叶绿素衍生物的光学吸收的变化。本文呈现了从用盐水中的WST11处理的5只安乐死的兔的10个角膜获得的结果。
使用眼罩，再用WST11-S处理八只去上皮的眼20min，而剩下的2只眼用作为对照。如图5所示，角膜WST11的755-nm的吸收在分别NIR照射10min、30min和60min之后减少30％、50％和75％(向下的箭头)。同时，在645nm处的吸收增加了(向上的箭头)，类似于(typical to)通过WST11与分子氧的光化学相互作用形成相应的二氢卟酚衍生物(Ashur等，2009)
(ii)从电子顺磁共振(ESR)光谱推断出的经由角膜中光激的WST11氧自由基的形成
图6呈现了在由WST11/NIR(黑色)和RF/UVA(浅蓝色)的光致作用产生活性氧簇(ROS)与4-POBN的自旋捕捉之后，水溶液中的α-(4-吡啶基M氧化物)-N-叔-丁基硝酮(4-POBN)的ESR光谱的比较。由于单线态氧的捕集，观察到的四重峰仅存在于RF/UVA光谱中，而六重峰表示在WST11/NIR和RF/UVA中都形成了超氧自由基和羟自由基(星号)。
在用WST11/N1R处理的兔角膜中捕捉的ROS的ESR测量显示于图7中。该信号类似于那些在水溶液中观察到信号，无痕量的单线态氧。由RF/UVA产生的信号处于噪声水平。
实施例3.响应WST11-S/NIR处理的角膜变硬
离体处理的眼的应力-应变测量
在如材料和方法所述的12只兔中进行应力-应变测量。简而言之，用WST11/NIR处理10只兔的10只眼，并用RF-D/UVA处理2只兔的2只眼。对侧眼用作为对照。
与未处理的对照眼相比，用WST11-S预孵育30min，然后NIR照射之后，应力-应变测量显示(所有10只眼的)角膜刚度增加了近3倍(图8A-8B)。极限应力最高增加了267％(P＜0.0001)，即从未处理时的1.63兆帕斯卡(MPa)的平均值增加至处理后的5.98MPa，而杨氏模量增加了369％(P＜0.0001)，即从未处理时的3.76MPa增加至处理后的17.65MPa。所述结果描绘在表1中。
在两个用RF-D/UVA处理的角膜中，平均极限应力从未处理时的1.44MPa增加至处理后的6.46MPa，而平均杨氏模量从未处理时的3.28MPa增加至处理后的20.72MPa。
因此，由于WST11/NIR处理导致的变硬显示类似于在两个用RF-D/UVA处理的角膜中观察到的结果。
体内处理的眼的应力-应变测量
用WST11-S(2.5mg/ml)预处理16只活兔的角膜10(n＝4)分钟、20(n＝6)分钟和30(n＝6)分钟。然后将NIR照射(755nm，10mW/cm2)递送30分钟。使得眼愈合，并在一个月后测量处理的角膜的极限应力(如材料和要求所述)，并发现与未处理的眼相比，所述处理的角膜的极限应力分别增加了45％、113％和126％。经相同处理30次，用WST11-S/NIR处理的角膜中的平均杨氏模量显示增加了10％、79％和173％。所述结果显示于图9A-9B与表1和2中。
通过WST11-S/NIR处理的角膜在处理后一周发生了一周的水肿。在10-14天之后，角膜上皮缺损逐渐愈合。在上皮愈合之后，角膜重新变得透明，而一些角膜则显示上皮雾状浑浊。
表1.WST11-S/NIR处理之后兔角膜变硬
表2.WST11孵育时间对兔角膜变硬的影响
显著地，体内兔在处理时为12周龄大并且在处死时为16周龄，而离体组的兔是在12周龄时处死。老化导致了对照眼有较高的基线杨氏模量值和极限应力值(表1)，这可能造成了两个设定中获得的参数之间存在差距(Knox等，2010；Elsheikh等，2007)。
如上所述离体和体内进行兔角膜的应力-应变测量，但暴露眼于化合物1-3的盐水溶液指定的时间，之后NIR照射。对于这些化合物，获得的极限应力值和杨氏模量值类似于那些用WST11-S获得的值(数据未显示)。
实施例4.通过WST11-D/NIR进行的体内角膜处理
为了确定葡聚糖的作用，检查用含有20％葡聚糖T-500的WST112.5mg/ml制剂(WST11-D)进行的光化学处理。检查六只兔：用WST11-S溶液预处理3只兔，并用WST11-D溶液预处理3只兔，之后NIR照射30分钟。用RF(n＝2)或RF-D(n＝2)处理额外的4只兔30分钟，之后UVA辐照30-min(370nm，3mW/cm2)。
如图10A-10B所示，WST11-S或WST11-D的施加并不显示影响平均极限应力和杨氏模量与对侧眼的未处理的角膜相比大约增加两倍。
然而，重要的发现是，与RF-D/UVA处理相比用WST11进行的处理显著降低了水肿和上皮缺损的程度和持续时间。角膜水肿在5天之后清除，并且上皮在7-9天之内愈合且不产生雾状浑浊。在RF和RF-D处理的角膜中，上皮缺损在4天之后愈合。在RF-D组中，水肿在4天之后消退且恢复透明，而在RF组中水肿持续6天，之后中央上皮雾状浑浊持续2天。
实施例5.对WST11-S/NIR或WST11-D/NIR处理的内皮和角膜细胞响应
研究用WST11和化合物1-7的盐水或葡聚糖溶液孵育及之后NIR照射的兔眼的内皮和角膜细胞响应。这些各种细菌叶绿素溶液的作用实际上是相同的。本文提供了用WST11进行测量的详细的结果。
用盐水中的WST11进行对一只兔的处理(WST11-S；20分钟的孵育，30分钟的辐照(755nm))。如上所述(体内研究部分)，用WST11-D进行对六只兔的处理(n＝4，20分钟的孵育，30分钟的辐照(755nm))或用RF-D(n＝2，30分钟的孵育，30分钟的辐照(370nm))进行对六只兔的处理。对侧眼用作为对照。
在wST11-S/NIR处理的两天后的角膜的组织学检查显示明显的水肿(角膜肿胀至890μm)并且遍及基质的角膜细胞的数目减少，这在前一半中更明显(参见图1B)。存在含有角膜细胞或角膜细胞碎片的蜂巢样的腔隙水合形式(lacunar hydration pattern)。然而，内皮细胞层显示是完整的并且不同于对照(图11A)。在处理和对照之间不存在内皮计数的数据差异(P＝0.47)。相反，用WST11-D处理的角膜显示出最小的角膜水肿，在中央区域不存在上皮及限制至基质外半的角膜细胞数目的数据显著降低(在处理的角膜中为481+121细胞/mm2，相比而言在对照中为1060+210细胞/mm2，P＜0.0001)(图11C)。与对照相比，在活体染色(数据未显示)和H&E染色之后(图11A)，没有内皮损伤的证据。处理之后的一周，组织切片显示基质前表面收缩至250μm(除了发生在用甲醛固定对照样品之后的基质压实至340μm之外)，在基质前表面1/3处(80μm)的角膜细胞损失而上皮愈合但无内皮损伤(图11D)。与对照相比，在WST11-D/NIR处理之后的两天的视网膜的H&E染色未显示任何形态改变(数据未显示)。
使用基于过氧化物酶的末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP-地高辛
配基缺口和标记(TUNEL)测定检测凋亡。如图12B所示，手术后的一
天，在处理的角膜的基质前表面的外部1/2处中检测到TUNEL-阳性的角膜细胞。如在对照角膜中一样，观察到基质后表面无染色，内皮不存在且无中央气孔水肿(图12A)。
实施例6.兔角膜的荧光光谱
兔死后，摘除八只兔眼并将角膜内皮去皮。将三只眼浸泡在SWT11-S溶液中30分钟，并将3只眼浸泡在SWT11-D溶液中30分钟，之后NIR照射。用RF-D溶液处理两只眼30分钟，之后UVA辐照。对侧眼用用作对照。如材料和方法所述，测量到角膜段的荧光。
在320nm处激发用RF-D/UVA处理的角膜，在405nm处产生了可能对应于二酪氨酸的荧光的清楚的发射信号，其是一种已知的交联标记(Kato等，1994)。如图13所示，此类发射不存在于WST11-S/NIR和WST11-D/NIR处理的角膜中，以及对照中。在任何波长处的激发不提供角膜发射特征的任何显著改变。
实施例7.局部施加的WST11-D的全身性吸收的基于钯的测量
如材料和方法所述使六只兔麻醉。在去上皮之后，使用眼罩，用WST11-D2.5mg/ml(n＝3)和10mg/ml(n＝3)处理每只兔的一个角膜20分钟。在施加之前(时间为0)和施加开始之后的10、20、40和60分钟时从耳静脉采取血样(～0.5ml)，并将其放入预先称重的聚乙烯1.5ml测试管中。将干样品用硝酸消化，并如前所述使用Pd标准(High-purity Standards，USA)设定通过电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)确定Pd浓度(Mazor等，2005)。
在局部施加WST11-D期间和之后，从兔取出的血样的ICP-MS测量不能检测到任何显著水平的pd+2，这可作为在所有测量的时间点无药物
渗透至处理的动物的循环内的证据。
实施例8.角膜表面的热成像分析
用WST11-D处理三只兔20分钟，之后NIR照射(755nm，10mW/cm2)30分钟。在WST11-D/NIR处理期间，使用热分辨率为0.05℃、温度精度为±1℃且空间分辨率为120μm的IR热像照相机(Thermalimager InfRec R300，NEC Avio Infrared Technologies Co.，Ltd.，Tokyo，Japan)进行角膜表明上的温度测量。在辐照之前、在辐照期间每7分钟和在辐照结束时(最后几秒)记录图像。用InfReC Analyzer NS9500Lite(NECAvio Infrared Technologies Co.，Ltd.，Tokyo，Japan)处理选择的热成像图像。
在处理之前、期间和之后测量从角膜中央(T＝32℃)至角膜缘周围(T＝37.5℃)的恒定的温度梯度。在整个程序中，观察到小于1℃的偏差(数据未显示)。
实施例9.WST11向兔角膜内的经上皮递送。
角膜向药物的渗透性在临床上是重要的，因为其是确定局部施加的眼科制剂的功效的主要因素。为了研究本发明的眼科制剂的经上皮渗透，在已知的包括含有NaCl的苯扎氯铵溶液的经上皮渗透促进赋形剂的存在下，评估SWT11的递送。
将两只兔麻醉，并对其作出以下处理：
在每只兔的一只眼中，去除上皮，并使用眼罩在20分钟内用WST11在0.9％氯化钠中的2.5mg/ml溶液(pH7.3)孵育中央角膜。在对侧的眼中，上皮保持完整，并使用眼罩在20分钟内用WST11在0.44％氯化钠中的2.5mg/ml溶液(含有0.02％苯扎氯铵，pH7.3)孵育中央角膜区域，并然后去除上皮。
在用光敏剂孵育之后，将动物安乐死，去除直径为8mm的中央角膜圆片，并且如材料和方法所述，通过记录吸收光谱和在755nm处测量OD，来估算光敏剂的总体累积。
WST11在去上皮角膜中的累积导致在一只兔中有约0.86的光密度(OD)，并在第二只兔中有约0.75的光密度。经上皮角膜累积导致在第一只兔中有约0.12的OD，该值是去上皮角膜中累积的WST11的约14％，并且在第二只兔中有约0.16的OD，该值是去上皮角膜中累积的光敏剂的21％。
因此，在以上的施加调节下，通过经上皮角膜孵育递送的光敏剂的量可为去上皮角膜中累积的量的～1/6。
实施例10.水性65％蔗糖溶液中的WST11在角膜中的渗透深度
水性65％蔗糖溶液与20％葡聚糖T-500(～175cP)具有相似的粘度。在兔角膜中测试局部施加的包含65％蔗糖的制剂中的光敏剂的渗透深度。本文所述的结果是从65％蔗糖溶液中的WST11获得的。
将两只兔麻醉，将其角膜去上皮，并使用眼罩在10分钟内用WST11在水性65％蔗糖溶液中的2.5mg/ml溶液(pH7.3)处理每只兔的一只眼，并且对对侧眼进行30分钟类似处理。然后，将动物安乐死，将直径为8mm的中央角膜圆片去除，深度冷冻并如材料和方法所述切割为径向切片。
在所有动物中，在10-min.的孵育之后，光敏剂渗透至外部基质的～1/3，并在30-min.的孵育之后渗透至外部基质的～1/2(数据未显示)。因此，可如葡聚糖限制光敏剂渗透至角膜内一样有效来施加65％蔗糖溶液。
实施例11.WST11向兔巩膜内渗透的深度
如材料和方法所述，通过荧光显微镜检查来评估WST11向兔巩膜内渗透的深度。图14中显示的结果表明通过离体使用眼罩和原位使用渗透至巩膜组织内的海绵来施加WST11。
实施例12.用WST11-S和外部NIR照射离体处理的兔巩膜的生物力学测试
对摘除的兔眼的巩膜进行应力-应变测试，之后如材料和方法所述用WST11(2.5mg/ml)对其进行处理。在光敏剂浸渗之后，通过使用沿着如图17A所示的弯曲的塑料滑垫或金属滑垫的扁平光纤来施加激光束直接至处理区域上来照射巩膜(外部照射)。切割并测试巩膜条带。
测量显示处理的巩膜的刚度显著增加。对照巩膜中的平均最大应力是2.77±0.99MPa。用WST11/NIR处理的巩膜中的平均最大应力是7.6+0.99MPa(增加174％)。对照巩膜中的平均杨氏模量是15.2±7.5MPa。用WST11/NIR处理的巩膜中的平均杨氏模量时45.6±3.9MPa(增加200％)。结果示于图15A-15B中。
实施例13.用WST11-S和NIR照射通过眼前段离体处理的兔巩膜的生物力学测试。
本发明人假设由于组织对于755-820nm处的照射相当透明，所以应该有可能使用图18A-18C所示的三面眼接触镜眼底镜片装置经由NIR照射通过角膜和眼前段，或使用图17B所述的装置经由照射角膜通过间接的眼底镜，来递送足够的照射至巩膜后表面。
摘除三只兔的六只眼。使用眼罩用WST11在盐水中的2.5mg/ml溶液(pH7.3)孵育达赤道线的眼后区20分钟，并然后使用二极管激光器(755nm，0.5W)和三面眼接触镜眼底镜片(图18A-18C)经由NIR照射通过角膜前表面来照射30分钟。如材料和方法所述，切割并测试巩膜条带。
测量证实了处理的巩膜的刚度增加。对照巩膜中的平均最大应力是4.65±1.15MPa。用WST11/NIR处理角膜中的平均最大应力是6.59±1.32MPa(增加42％)。对照巩膜中的平均杨氏模量是25.25±5.30MPa。用WST11/NIR处理的巩膜中的平均杨氏模量是38.83±6.89MPa(增加54％)。结果示于图16A-16B中。
实施例14.照射通过前段的体内巩膜变硬
如下实现体内巩膜变硬而避免视网膜和眼眶毒性：
经由插入眼球筋膜下滑垫(sub-tenon glide)通过4个象限中的角膜缘结膜中的开口，来进行光敏剂(Bchl衍生物)向巩膜内的浸渗。内部远端10mm的滑垫是疏松的并含有测试化合物的储库。该储库通过沿着滑垫向外滑动的管来连接。在将滑垫附接至巩膜之后，将管连接至注射器或泵，并注射测试化合物储库以浸渗巩膜。经由使用如以上实施例11所述的冷冻的组织学巩膜切片的荧光光谱法对摘除的兔眼离体测量，先验地优化敏化剂浓度和暴露时间。如果需要，则使用葡聚糖或蔗糖溶液来优化渗透深度。
视网膜安全性取决于通过的光能。在具有WST11的靶向血管的PDT的临床前和II期临床试验中，本发明人已显示用50-70J(在600mW/cm2处82-120sec)照射视网膜证明是安全的。因而，将处理能量设定在5-12J(10-20mW/cm2，20-10min)的范围内，在该范围内期望视网膜有最小发病率。
使用优化的参数，如上所述施加Bchl-S或Bchl-D，之后进行优化的激光功率输出量范围在20-250mW间的755-nm正面照射以递送先验优化的光强度至眼后段。使用带有He-Ne瞄准光通过Goldmann3面眼接触镜眼底镜片的NIR激光，或NIR激光附接至具有He-Ne瞄准光的间接检眼镜进行照射。在处理之后一个月，将兔安乐死并且摘除眼睛。通过与未处理的对侧眼的匹配巩膜相比，从处理眼的巩膜上表面和下表面切下的巩膜条带的应力-应变测量来评估处理成功率。
实施例15.照射通过前段的体内巩膜变硬
如实施例14所述，实现体内巩膜变硬而避免视网膜和眼眶毒性，但是光敏剂经由附接至插入通过角膜缘结膜中开口滑垫的海绵递送至巩膜，而非使用疏松的滑垫递送光敏剂。
实施例16.照射通过前段的体内巩膜变硬
如实施例14所述实现体内巩膜变硬，但如(图17B)所说明通过插入连接至光纤的滑垫通过角膜缘结膜开口来外部施加照射。该滑垫被设计为散布朝向巩膜的漫射光；该滑垫在其眼眶方面是不透明的。将照射滑垫连接至NIR激光或LED源以递送NIR光。浸渗和照射滑垫都用毫米尺标记以确认插入深度。可在经由眼底镜检查或眼底成像的光递送期间监测照射滑垫的位置。
用于体内巩膜变硬的替代的滑垫是设计为用于药物和照射递送的组合单元的滑垫。
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Claims (26)

1.一种叶绿素或细菌叶绿素化合物，其用于与角膜或巩膜异常相关的疾病、病症和疾患的光动力学治疗(PDT)中。
2.根据权利要求1所述的叶绿素或细菌叶绿素，其中所述角膜或巩膜异常是角膜变薄和巩膜衰减。
3.根据权利要求1或2所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，其是具有式I、II或III的叶绿素或细菌叶绿素的衍生物：
其中
M表示2H或选自Mg、Pd、Pt、Zn、In、Gd和Yb的原子；
X是O或N-R7；
R1、R’2和R6各自独立为Y-R8、-NR9R’9或-N+R9R’9R”9A-；
Y是O或S；
R2是H、OH或COOR9；
R3是H、OH、C1-C12烷基或C1-C12烷氧基；
R4是-CH＝CR9R’9、-CH＝CR9Hal、-CH＝CH-CH2-NR9R’9、-CH＝CH-CH2-N+R9R’9R”9A-、-CHO、-CH＝NR9、-CH＝N+R9R’9A、-CH2-OR9、-CH2-SR9、-CH2-Hal、-CH2-R9、-CH2-NR9R’9、-CH2-N+R9R’9R”9A-、-CH2-CH2R9、-CH2-CH2Hal、-CH2-CH2OR9、-CH2-CH2SR9、-CH2-CH2-NR9R’9、-CH2-CH2-N+R9R’9R”9A-、-COCH3、C(CH3)＝CR9R’9、-C(CH3)＝CR9Hal、-C(CH3)＝NR9、-CH(CH3)＝N+R9R’9A、-CH(CH3)-Hal、-CH(CH3)-OR9、-CH(CH3)-SR9、-CH(CH3)-NR9R’9、-CH(CH3)-N+R9R’9R”9A-或-C≡CR9；
R’4是甲基或甲酰基；
R5是O、S、N-R9、N+R9R’9A-、CR9R’9或CR9-Hal；
R7、R8、R9、R’9和R”9各自独立为：
(a)H；
(b)C1-C25烃基；
(c)被选自以下的一个或多个官能团取代的C1-C25烃基：卤素、硝基、氧代、OR、SR、环氧基、环硫基、-CONRR’、-COR、COOR″、-OSO3R、-SO3R″、-SO2R、-NHSO2R、-SO2NRR’、-NRR’、＝N-OR、＝N-NRR’、-C(＝NR)-NRR’、-NR-NRR’、-(R)N-C(＝NR)-NRR’、O←NR-、＞C＝NR、-(CH2)n-NR-COR’、-(CH2)n-CO-NRR’、-O-(CH2)n-OR、-O-(CH2)n-O-(CH2)n-R、-PRR’、-OPO3RR’、-PO2HR和-PO3R″R″，其中n是1至10的整数，并且R和R’各自独立为H、烃基或杂环基，或R和R’与它们连接的N原子合起来一起形成任选地含有另外的选自O、S和N的杂原子的3-7元饱和环，其中所述另外的N原子可被取代，且R”是H、阳离子、烃基或杂环基；
(d)被选自以下的一个或多个官能团取代的C1-C25烃基：带正电荷的基团、带负电荷的基团、在生理条件下转化为带正电荷的基团的碱性基团，及在生理条件下转化为带负电荷的基团的酸性基团；
(e)含有一个或多个杂原子和/或一个或多个碳环部分或杂环部分的C1-C25烃基；
(f)含有一个或多个杂原子和/或一个或多个碳环部分或杂环部分且被如上(c)和(d)所定义的一个或多个官能团取代的C1-C25烃基；
(g)被氨基酸、肽、蛋白、单糖、寡糖或多糖的残基取代的C1-C25烃基；或者
(h)氨基酸、肽、蛋白、单糖、寡糖或多糖的残基；
R7可进一步为-NRR’，其中R和R’各自为H或被带负电荷的基团优选为SO3 -任选取代的C1-C25烃基；
当R1、R’2和R6各自独立为Y-R8时，R8可进一步为H+或阳离子R+ 10；
R+ 10是金属阳离子、铵基或有机阳离子；
A-是生理学上可接受的阴离子；
m是0或1；
在位置7-8处的虚线表示任选的双键；和
其药学上可接受的盐及光学异构体。
4.根据权利要求3所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，其中在位置7-8处的所述虚线表示双键并且所述化合物是所述式I、II或III的叶绿素衍生物。
5.根据权利要求3所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，其中在位置7-8处的所述虚线不存在并且所述化合物是所述式I、II或III的细菌叶绿素衍生物。
6.根据权利要求4或5所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，其含有至少一种选自以下的基团：
(a)选自COO-、COS-、SO3 -或PO3 2-的带负电荷的基团；
(b)在生理pH下转化为带负电荷的基团的酸性基团或其盐，所述酸性基团选自COOH、COSH、SO3H或PO3H2；
(c)带正电荷的基团，优选为末端基团或位于烷基链内的基团，其选自：(i)不包含N原子的鎓基，诸如-O+(RR’)、-S+(RR’)、-Se+(RR’)、-Te+(RR’)、-P+(RR’R”)、-As+(RR’R”)、-Sb+(RR’R”)和-Bi+(RR’R”)；(ii)衍生自含N基团的阳离子，其选自：-N+(RR’R”)、-(R)N-N+(RR’R”)、O←N+(RR’R”)-、＞C＝N+(RR’)、-C(＝NR)-N+RR’R”或-(R)N-C(＝NR）-N+RR’R”，优选为N+(RR’R”)；或(iii）衍生自含有一个或多个N原子和任选含有O或S原子的杂芳族化合物的阳离子，诸如吡唑鎓、咪唑鎓、噁唑鎓、噻唑鎓、吡啶鎓、喹啉鎓、异喹啉鎓、嘧啶鎓、1，2，4-三嗪鎓、1，3，5-三嗪鎓或嘌呤鎓；或
(d)在生理条件下转化为带正电荷的基团的碱性基团，所述碱性基团是末端基团或位于烷基链内的基团，其选自：-NRR’、-C(＝NR)-NR’R″、-NR-NR’R”、-(R)N-C(＝NR)-NR’R”、O←NRR’-或＞C＝NR，或者所述碱性基团是选自以下的含N杂芳族基：吡唑基、咪唑基、噁唑基、噻唑基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、嘧啶基、1，2，4-三嗪基、1，3，5-三嗪基或嘌呤基，
其中R、R’和R”各自独立为H、任选取代的烃基或杂环基，或者R、R’和R”的两个与它们连接的N原子合起来一起形成3-7元饱和环，所述饱和环任选地含有一个或多个选自O、S或N的杂原子并任选地在所述额外N原子处被进一步地取代，所述环选自任选地被在所述N原子处被C1-C6烷基取代的以下基团：氮丙啶、吡咯烷、哌啶、吗啉、硫代吗啉、氮杂卓或哌嗪，所述C1-C6烷基任选地被卤基、羟基或氨基取代。
7.根据权利要求6所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，其中所述化合物是式II的叶绿素或细菌叶绿素并且R6是-NR9R’9，其中R9是H且R’9是被至少一种选自以下基团取代的C1-C10烷基：带正电荷的基团、带负电荷的基团、在生理条件下转化为带负电荷的基团的酸性基团，优选为SO3H或其碱性盐，或在生理条件下转化为带正电荷的基团的碱性基团，优选为-NRR，或-NH-(CH2)2-6-NRR9，其中R和R’的每一个独立为H、任选地被NH2取代的C1-C6烷基，或者R和R’与所述N原子合起来一起形成5-6元饱和环，所述5-6元饱和环任选地含有O或N原子并任选地在所述的额外N原子处被-(CH2)2-6-NH2进一步地取代。
8.根据权利要求7所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，其中所述化合物是式II的细菌叶绿素，其中：
M是2H、Mg、Pd或Zn，优选为2H或Pd，更优选为Pd；
R1选自以下：
(i)-O-R10 +；
(ii)Y-R8，其中Y是O或S且R8是氨基酸、肽或蛋白的残基；
(iii)-NH-CH2-CH(OH)-CH2OH；
(iv)-NH-(CH2)n-OH；
(v)-NH-CH(OH)-CH3；
(vi)-NH-(CH2)n-NR-(CH2)n-OH；
(vii)糖基氨基；或
(viii)NHR’9，如对R6的定义；
R’2是C1-C6烷氧基，诸如甲氧基、乙氧基、丙氧基或丁氧基，更优选为甲氧基；
R4是-C(＝O)-CH3、-CH＝N-(CH2)n-SO3 -R10 +；-CH＝N-(CH2)n-COO-R10 +；-CH＝N-(CH2)n-PO3 2-(R10 +)2；-CH2-NH-(CH2)n-SO3 -R10 +；-NH-(CH2)n-COO-R10 +；-NH-(CH2)n-PO3 2-(R10 +)2；或-C(CH3)＝NR9，优选为C(CH3)＝N-(CH2)n-NH2或-C(CH3)＝N-(CH2)n-N(R)3 +A-；
R6选自以下(i)NHR’9，其选自以下：
(a)-NH-(CH2)n-SO3 -R10 +，优选为-NH-(CH2)2-SO3R10 +或-NH-(CH2)3-SO3R1(0 +；
(b)-NH-(CH2)n-COO-R10 +；
(c)-NH-(CH2)n-PO3 2-(R10 +)2；
(d)-NH-(CH2)n-B：
优选为-NH-(CH2)2-1-吗啉代或-NH-(CH2)3-哌嗪子基；
(h)-NH-(CH2)n-N(R”)-(CH2)n-NRR’，优选为-NH-(CH2)3-NH-(CH2)3-NH2；
(j)-NH-(CH2)n-NRR’，优选为-NH-CH2-CH2-NRR’；
R10 +是H+或诸如K+、Na+、Li+或NH4+的单价阳离子，更优选为K+；
X是O、S或NH；
B是带正电荷的基团，其选自铵-N+RR’R”，优选为-N(CH3)3 +A-，胍鎓、硫鎓、磷鎓、砷鎓；或B是在生理条件下转化为带正电荷的基团的碱性基团，其选自氨基-NRR’，优选为-NH2、胍基、膦基或胂基；
m是1，n是1至10的整数，优选为2或3；并且
A-是生理学上可接受的阴离子；
其中R、R’和R”各自独立为H或C1-C6烷基。
9.根据权利要求8所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，其中所述化合物是式II的细菌叶绿素，其选自以下所述化合物的具有单价或二价碱金属或碱土金属阳离子或具有NH4 +的药学上可接受的盐：
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-磺基乙基)酰胺；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(-磺基丙基)酰胺；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(2-磺基乙基)酰胺；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(3-磺基丙基)酰胺；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-磺基乙基)酰胺；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(-磺基丙基)酰胺；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(2-磺基乙基)酰胺；和
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(3-磺基丙基)酰胺。
10.根据权利要求8所述的化合物，其选自以下：
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-磺基乙基)酰胺二钾盐(本文WST11)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(-磺基丙基)酰胺二钾盐(本文化合物1)；
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(2-磺基乙基)酰胺二钾盐(本文化合物2)；和
钯31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(3-磺基丙基)酰胺二钾盐(本文化合物3)。
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(2-磺基乙基)酰胺二钾盐；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131-(-磺基丙基)酰胺二钾盐；
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(2-磺基乙基)酰胺二钾盐；和
31-氧代-15-甲氧基羰基甲基-玫红细菌卟吩131，173-二-(3-磺基丙基)酰胺二钾盐。
11.根据权利要求3所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，其中所述化合物是所述式I的细菌叶绿素，其中：
M是Pd；
R1是OR10 +、-NH-(CH2)n-SO3 -R10 +、-NH-(CH2)n-COO-R10 +；或-NH-(CH2)n-PO3 2-(R10 +)2；
R2是COOCH3
R3是H；
R4是-C(＝O)-CH3；
R5是O；
R10 +是诸如K+、Na+、Li+或NH4 +的单价阳离子；并且
n是1至10的整数，优选为2或3。
12.根据权利要求11所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，其中所述化合物是钯细菌脱镁叶绿甲酯酸或具有单价碱金属或碱土金属阳离子或具有NH4 +的钯细菌脱镁叶绿甲酯酸a173-(3-磺基丙基)酰胺的药学上可接受的盐，优选为其钾盐。
13.根据权利要求3所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，其中所述化合物是所述式III的叶绿素或细菌叶绿素，X是-NR7、R7是-NRR’R是H且R’是被SO3 -或其碱性盐取代的C2-C6烷基，优选地R7是-NH-(CH2)3-SO3 -R10 +，其中R10 +是金属阳离子、铵基或有机阳离子，优选为K+。
14.一种药物组合物，其包括药学上可接受的载体与根据权利要求1至13中任一项所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，所述药物组合物用于与角膜或巩膜异常相关的疾病、病症和疾患的光动力学治疗(PDT)中。
15.根据权利要求14所述的药物组合物，其中所述角膜或巩膜异常是角膜变薄和巩膜牵拉。
16.根据权利要求14或15所述的药物组合物，其进一步包括粘性剂以用于增强所述制剂的粘度并限制所述叶绿素或细菌叶绿素化合物向角膜内渗透。
17.根据权利要求16所述的药物组合物，其中所述粘性剂是聚合物，优选为生物高分子。
18.根据权利要求17所述的药物组合物，其中所述生物高分子是选自以下的多糖：葡聚糖、硬葡聚糖及其衍生物、结冷胶、瓜尔胶或甲基纤维素。
19.根据权利要求14或15所述的药物组合物，其进一步包括经上皮促渗剂以用于促进所述叶绿素或细菌叶绿素化合物渗透通过上皮。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的药物组合物，其用于局部施加。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的药物组合物，其用于在用红区或近红外(NIR)区波长的光局部辐照所述眼睛之前的光动力学治疗中。
22.一种用于角膜变薄的光动力学治疗的方法，其包括以下步骤：(a)向罹患角膜变薄的个体施用根据权利要求1至13中任一项所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，或根据权利要求14至22中任一项所述的药物组合物；和(b)用红区或近红外(NIR)区波长的光辐照所述眼睛。
23.一种用于巩膜牵拉的光动力学治疗的方法，其包括以下步骤：(a)向罹患巩膜牵拉的个体施用根据权利要求1至13中任一项所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，或根据权利要求14至22中任一项所述的药物组合物；和(b)用红区或近红外(NIR)区波长的光辐照所述眼睛。
24.一种用于在介入治疗之前、期间或之后预防角膜和/或巩膜疾病或衰减的方法，其包括以下步骤：(a)向预期将罹患角膜和/或巩膜疾病或衰减的个体施用根据权利要求1至13中任一项所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，或根据权利要求14至22中任一项所述的药物组合物；和(b)用红区或近红外(NIR)区波长的光辐照所述眼睛。
25.根据权利要求1至13中任一项所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，根据权利要求14至21中任一项所述的药物组合物，或根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其中与角膜或巩膜异常相关的所述疾病、病症和疾患选自：圆锥角膜扩张、激光辅助原位角膜磨镶术后(LASIK)扩张、屈光性角膜切除术后(PRK)扩张、感染后扩张、周围扩张、角膜的风湿性疾患、变性近视、常规近视、巩膜葡萄肿、高眼压性青光眼、低眼压性青光眼及其组合。
26.根据权利要求1至13中任一项所述的叶绿素或细菌叶绿素化合物，根据权利要求14至21中任一项所述的药物组合物，或根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其中所述巩膜衰减疾病、病症和疾患选自近视、黄斑变形、萎缩症或视力丧失。
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