一種酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑，它是由酞菁溶液和CdTe量子點(diǎn)溶液組成的體系。本發(fā)明所述光敏劑在雙光子激發(fā)條件下具有熒光共振能量轉(zhuǎn)移的性質(zhì)，并找出了最佳配比濃度和最佳激發(fā)功率以獲得最佳的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效率。本發(fā)明在生命科學(xué)領(lǐng)域特別是在雙光子光動(dòng)力療法的應(yīng)用方面具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
【專利說明】一種酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)、物理及材料科學(xué)等交叉學(xué)科領(lǐng)域，更具體涉及一種酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在高新【技術(shù)領(lǐng)域】對(duì)功能性染料的需求日益增強(qiáng)，對(duì)酞菁及其化合物的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅局限于顏料、油墨和催化劑等方面，酞菁類化合物以其獨(dú)特的光化學(xué)、光物理、非線性光學(xué)等特殊性質(zhì)，而成為“功能性染料”得到迅速發(fā)展。酞菁及其化合物的種類有很多，如鋅酞菁、鐵酞菁、鎂酞菁、銅酞菁等。酞菁類染料在細(xì)胞標(biāo)記中也得到了廣泛的應(yīng)用，但是其熒光壽命短，并且易發(fā)生光漂白。
[0003]自從20世紀(jì)八十年代第一次被應(yīng)用于臨床，光動(dòng)力療法(PDT)成為繼化學(xué)療法、外科手術(shù)和輻射療法之后的一種新型療法。它是一種由氧分子參與的伴隨生物效應(yīng)的光敏化反應(yīng)。其過程是，特定波長的激光照射使病變組織選擇性吸收的光敏劑受到激發(fā)，而激發(fā)態(tài)的光敏劑又把能量傳遞給周圍的氧，生成活性很強(qiáng)的單態(tài)氧，單態(tài)氧和相鄰的生物大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞受損乃至死亡。由于分子生物學(xué)和激光技術(shù)以及利用光纖傳輸學(xué)信號(hào)技術(shù)的發(fā)展，光動(dòng)力療法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于臨床治療多種腫瘤、眼科以及皮膚相關(guān)的疾病。光動(dòng)力學(xué)療法的優(yōu)點(diǎn)是:毒性小、收效快、重復(fù)應(yīng)用不會(huì)產(chǎn)生耐藥性。對(duì)腫瘤的選擇性高，在殺死腫瘤的同時(shí)不危及正常組織。
[0004]圖1顯示了 PDT治 療原理流程。該過程需要三種物質(zhì)的存在:光敏劑、光和氧，其中最為關(guān)鍵的是光敏劑的選擇，它是光動(dòng)力治療的核心物質(zhì)。首先將光敏劑導(dǎo)入活體或腫瘤組織中，經(jīng)過一段時(shí)間后，光敏劑選擇性聚集在腫瘤組織中，濃度較高；而正常組織中的光敏劑被代謝或排出，濃度很低；然后，用一定波長的光對(duì)腫瘤部位進(jìn)行選擇性照射，在氧的參與下，通過一系列光物理、光化學(xué)和分子生物學(xué)過程，產(chǎn)生對(duì)靶細(xì)胞有害的活性氧，使腫瘤組織中的生物分子氧失活，損傷腫瘤細(xì)胞。
[0005]對(duì)于傳統(tǒng)的單光子激發(fā)制備的光敏劑，單光子激發(fā)的熒光共振能量轉(zhuǎn)移激發(fā)光多為紫外一可見波段，因?yàn)樽贤庖豢梢姴ǘ蔚墓庵荒艽┩钙つw幾個(gè)毫米深度，這就限制了用PDT治療人體內(nèi)的局部病灶。基于雙光子吸收過程的PDT對(duì)應(yīng)的吸收頻率在700— IlOOnm波段，該波段的光對(duì)人體組織有更好的透過性，可以對(duì)更深的病灶進(jìn)行成像和治療；另一方面，雙光子吸收頻率與光強(qiáng)的二次方成正比，因此該過程被集中在焦點(diǎn)附近更小的體積內(nèi)，從而可以有效提高空間分辨率，避免損傷正常的細(xì)胞組織。
[0006]雖然紅外光可減少生物組織的吸收和散射效應(yīng)，但是高效吸收紅外光的光敏劑(例如雙光子光敏劑)的發(fā)展仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供的一種酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑及其制備方法，所述的酞菁-量子點(diǎn)光敏劑是雙光子光敏劑，能夠在紅外光下激發(fā)，熒光共振能量轉(zhuǎn)移高。
[0008]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑，它是由酞菁溶液和CdTe量子點(diǎn)溶液組成的體系。
[0009]按上述方案，所述酞菁溶液是將酞菁粉末溶于去離子水中制得的，酞菁摩爾濃度為
4.5 X 10-5-1.5Xl(T4mol/L。
[0010]按上述方案，所述CdTe量子點(diǎn)溶液是將固體CdTe溶解于去離子水中制得，CdTe量子點(diǎn)的摩爾濃度為6.0X 10-6-9.0X 10_6 mol/L。
[0011]按上述方案，所述酞菁溶液和CdTe量子點(diǎn)溶液的體積比為(25-150):1。
[0012]上述酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)將酞菁粉末溶于去離子水中，酞菁摩爾濃度為4.5X10_5-1.5X10_4mol/L，制得酞菁溶液；
(2)將固體CdTe溶于去離子水中，CdTe量子點(diǎn)的摩爾濃度為6.0 X 10_6_9.0 X 10_6 mol/L，制得CdTe量子點(diǎn)溶液；
(3)將酞菁溶液和CdTe量子點(diǎn)溶液按照體積比(25-150):1充分混合，在20-27°C條件下超聲波振蕩20-30min，所得到溶液體系，即所述酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑。
[0013]按上述方案，所述酞菁為銅酞菁，是由上海品奧有限公司提供；所述CdTe量子點(diǎn)，是由中國專利(專利號(hào):CN 102634342A)所提供的方法制得。
[0014]上述酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑能夠作為一種光動(dòng)力治療藥物來應(yīng)用。
[0015]本發(fā)明所提供的光動(dòng)力治療的酞菁一量子點(diǎn)光敏劑，其制備過程如圖2所示。
[0016]本發(fā)明結(jié)構(gòu)是在球型量子點(diǎn)的基礎(chǔ)上，在量子點(diǎn)周圍裹附酞菁形成新型光敏劑。CdTe量子點(diǎn)具有吸收光譜寬，發(fā)射光譜窄且對(duì)稱的特性，熒光發(fā)射光譜與受體分子吸收光譜的重疊程度可以根據(jù)量子點(diǎn)尺寸大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，其熒光量子產(chǎn)率較高，并且熒光壽命長，不會(huì)發(fā)生漂白，因此本發(fā)明選擇CdTe量子點(diǎn)作為雙光子激發(fā)下復(fù)合光敏劑的能量供體；銅酞菁在650-800nm波段有較強(qiáng)的吸收峰，因此本發(fā)明選擇銅酞菁用作雙光子激發(fā)下的能量受體。本發(fā)明所述的酞菁一量子點(diǎn)光敏劑具有熒光共振能量轉(zhuǎn)移的性質(zhì)，并且具有有機(jī)染料和量子點(diǎn)的雙重性質(zhì)，對(duì)于光敏劑在生命科學(xué)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用具有一定的意義。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
第一，本發(fā)明所述的酞菁-量子點(diǎn)光敏劑，銅酞菁在600-800nm波段有很強(qiáng)的吸收峰，而CdTe量子點(diǎn)的熒光發(fā)射峰在650nm，位于酞菁的吸收波段，因此本發(fā)明所述的酞菁_量子點(diǎn)光敏劑既可以實(shí)現(xiàn)寬廣的激發(fā)光源選擇范圍，同時(shí)可以利用量子點(diǎn)較大的吸收截面來提高酞菁的激發(fā)效率，充分實(shí)現(xiàn)酞菁染料和量子點(diǎn)的靶向性和治療性，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識(shí)別定位并治療癌細(xì)胞。
[0018]第二，本發(fā)明所述的酞菁-量子點(diǎn)光敏劑是雙光子光敏劑，在激發(fā)波長為780nm，酞菁濃度1.5X 10_4mOl/L、激發(fā)光功率200mW條件下，所構(gòu)成的酞菁一量子點(diǎn)光敏劑的熒光共振能量轉(zhuǎn)移效率可以達(dá)到43.8%。本發(fā)明所述酞菁-量子點(diǎn)光敏劑可與近紅外激光相互作用，對(duì)人體組織具有更好的透過性，可以對(duì)更深的病灶進(jìn)行成像和治療；而且雙光子吸收效率與光強(qiáng)的二次方成正比，因此該過程被集中在焦點(diǎn)附近更小的體積內(nèi)，可以有效提高空間分辨率，避免損傷正常的細(xì)胞組織。[0019]第三，本發(fā)明所述的酞菁-量子點(diǎn)光敏劑光穩(wěn)定性強(qiáng)，有效避免治療過程中藥物因光漂白造成的損失，且制備方法簡(jiǎn)單、易操作、穩(wěn)定性高且成本低廉。
[0020]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為PDT治療原理流程圖。
[0021]圖2為本發(fā)明制備酞菁一量子點(diǎn)光敏劑的過程基本示意圖。
[0022]圖3為銅酞菁的吸收譜和CdTe量子點(diǎn)的發(fā)射譜。
[0023]圖4為實(shí)施例1-4制備酞菁一量子點(diǎn)光敏劑和對(duì)比例的熒光光譜。
[0024]圖5為780nm雙光子激發(fā)下，實(shí)施例1_4所制備的酞菁一量子點(diǎn)光敏劑以及對(duì)比例的熒光衰減曲線。
[0025]圖6為780nm雙光子激發(fā)下，實(shí)施例1制備酞菁一量子點(diǎn)光敏劑和對(duì)比例的熒光衰減曲線。
[0026]圖7為濃度為1.5X 10_4mol/L酞菁溶液、濃度為6.0X 10_6 mol/L CdTe量子點(diǎn)溶液以及實(shí)施例5制備酞菁一量子點(diǎn)光敏劑的熒光光譜。
[0027]附圖中均以“CdTe +CuPc”代表本發(fā)明中制備酞菁一量子光敏劑。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，所述的實(shí)施例有助于本發(fā)明的理解和實(shí)施，并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。以下實(shí)施例中，對(duì)本發(fā)明所述酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑的制備和表征作出詳細(xì)說明。
[0029]下述實(shí)施例中所述銅酞菁粉末是由上海品奧有限公司提供；下述實(shí)施例中所述CdTe量子點(diǎn)，是由中國專利(專利號(hào):CN 102634342A)所提供的方法制得。
[0030]實(shí)施例中酞菁溶液用紫外-可見分光光度計(jì)(HITACHI U-3310,日本)觀測(cè)其吸收光譜；CdTe量子點(diǎn)溶液用熒光光譜儀(Jasco FP-6500,日本)觀測(cè)其發(fā)射光譜；雙光子激發(fā)光源用波長為780nm的飛秒激光器(Mira 900，Coherent, 76 MHz, 130 fs)激發(fā)；熒光壽命用時(shí)間相關(guān)的單光子計(jì)數(shù)器測(cè)量。
[0031]下述實(shí)施例中的酞菁溶液的制備方法如下:取銅酞菁粉末2.833g溶于25mL去離子水中，可得銅酞菁原色漿，其濃度為4.56279X10_4mOl/L，用去離子水將酞菁色漿進(jìn)行稀釋，得到酞菁的濃度為 4.5Xl(T5mol/L、7.5 X l(T5mol/L、1.0 X l(T4mol/L和 1.5Xl(T4mol/L。
[0032]下述實(shí)施例中的CdTe量子點(diǎn)溶液的制備方法如下:取固體CdTe9.14X 10_3 mg溶于IOmL去離子水中，可得CdTe量子點(diǎn)溶液，其濃度為3.807 X 10_5 mol/L。取20uL CdTe量子點(diǎn)，以去離子水為溶劑，將QDs進(jìn)行5倍稀釋，得到CdTe量子點(diǎn)的濃度為7.61 X 10_6 mol/L。
[0033]由圖3可知:銅酞菁有兩個(gè)吸收峰,吸收峰分別位于615nm和714nm處,銅酞菁的吸收譜與CdTe量子點(diǎn)的發(fā)射譜在550— 675nm范圍內(nèi)有一定程度的重疊，因而該酞菁一量子點(diǎn)混合體系(即光敏劑溶液)能夠產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)移。
[0034]實(shí)施例1
一種酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑，它是由酞菁溶液和CdTe量子點(diǎn)溶液組成的體系，酞菁摩爾濃度為1.5X 10_4mol/L，體積為3mL，CdTe量子點(diǎn)溶液濃度為7.61 X 10_6 mol/L,體積為 20 uLo[0035]上述酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑的制備方法，包括如下步驟:
(1)將酞菁粉末溶于去離子水中，酞菁摩爾濃度為1.5X10-4mol/L，制得酞菁溶液；
(2)將固體CdTe溶于去離子水，CdTe量子點(diǎn)溶液濃度為7.61X 10_6 mol/L ；
(3)將酞菁溶液和CdTe量子點(diǎn)溶液按照體積比150:1充分混合，在27°C條件下超聲波振蕩30min，所得到溶液體系，即所述酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑。
[0036]實(shí)施例2
一種酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑，它是由酞菁溶液和CdTe量子點(diǎn)溶液組成的體系，酞菁摩爾濃度為1.0X 10_4mol/L，體積為3mL，CdTe量子點(diǎn)溶液濃度為7.61 X 10_6 mol/L,體積為 20 uLo
[0037]實(shí)施例3
一種酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑，它是由酞菁溶液和CdTe量子點(diǎn)溶液組成的體系，酞菁摩爾濃度為7.5X 10_5mOl/L，體積為3mL，CdTe量子點(diǎn)溶液濃度為7.61 X 10_6 mol/L,體積為 20 uLo
[0038]實(shí)施例4
一種酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑，它是由酞菁溶液和CdTe量子點(diǎn)溶液組成的體系，酞菁摩爾濃度為4.5X 10_5mOl/L，體積為3mL，CdTe量子點(diǎn)溶液濃度為7.61 X 10_6 mol/L,體積為 20 uLo
[0039]對(duì)比例
CdTe量子點(diǎn)溶液，所述CdTe量子點(diǎn)溶液濃度為7.61 X lO^mol/L.[0040]數(shù)據(jù)測(cè)試(一)
在此數(shù)據(jù)測(cè)試中，實(shí)施例1-4制備酞菁一量子點(diǎn)光敏劑和對(duì)比例所述量子點(diǎn)溶液，用熒光光譜儀(波長550nm)觀測(cè)熒光光譜，如圖4所示，以及用飛秒激光(波長780nm)作為雙光子激發(fā)光源、激發(fā)光功率500mW、以及用時(shí)間相關(guān)量子計(jì)數(shù)器(檢測(cè)波長650nm)測(cè)定CdTe QDs的熒光壽命，如圖5所示。熒光共振能量轉(zhuǎn)移效率(
)根據(jù)以下方程計(jì)算。




τ.,
[0041]表1給出了實(shí)施例1-4中制備的酞菁一CdTe量子點(diǎn)光敏劑的能量轉(zhuǎn)移效率。
【權(quán)利要求】
1.一種酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑，其特征在于它是由酞菁溶液和CdTe量子點(diǎn)溶液組成的體系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑，其特征在于所述酞菁溶液是將酞菁粉末溶于去離子水中制得的，酞菁的摩爾濃度為4.5X10_5-1.5X10_4mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑，其特征在于所述CdTe量子點(diǎn)溶液是將固體CdTe溶解于去離子水中制得，CdTe量子點(diǎn)的摩爾濃度為6.0Χ10-6-9.0Xl(T6mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑，其特征在于所述酞菁溶液和CdTe量子點(diǎn)溶液的體積比為(25-150):1。
5.權(quán)利要求1所述的酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑的制備方法，其特征在于它包括以下步驟: (1)將酞菁粉末溶于去離子水中，酞菁摩爾濃度為4.5 X 10_5-1.5 X 10_4mol/L，制得酞菁溶液； (2)將固體CdTe溶于去離子水中，CdTe量子點(diǎn)的摩爾濃度為6.0 X 10_6_9.0 X 10_6 mol/L，制得CdTe量子點(diǎn)溶液； (3)將酞菁溶液和CdTe量子點(diǎn)溶液按照體積比(25-150):1充分混合，在20-27°C條件下超聲波振蕩20-30min，所得到溶液體系，即所述酞菁-量子點(diǎn)新型光敏劑。
【文檔編號(hào)】A61K41/00GK103536918SQ201310475425
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】李芳 , 何志聰 申請(qǐng)人:武漢工程大學(xué)