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含羧基酞菁锌及其白蛋白共价结合物的制备与光谱性质

作　者: 肖荣平
导　师: 黄剑东
学　校: 福州大学
专　业: 物理化学
关键词: 酞菁白蛋白共价结合相互作用光谱性质光动力治疗光敏剂
分类号: O627.23
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

光动力治疗(Photodynamic Therapy，简称PDT)是一种新型的肿瘤治疗方法，抗癌光敏剂是光动力治疗的关键因素。临床上使用的光敏剂主要是以Photofrin为代表的血卟啉衍生物，但它们存在有效成分复杂、皮肤光毒副作用大等严重缺陷,因此寻找新型光敏剂的研究工作备受重视。由于具有在光疗窗口吸收强度高、光敏化能力强、暗毒性低和易于化学修饰等特点，酞菁衍生物作为第二代光敏剂的研究已引起广泛的重视。考虑到酞菁锌衍生物的光敏化能力高，白蛋白是水溶性的运载蛋白，而且对某些癌细胞具有靶向性，本学位论文围绕含羧基酞菁锌及其白蛋白共价结合物的制备和光谱性质开展研究，期望为深入探讨抗癌光敏剂的作用机理、提高光敏剂的光敏活性和靶向性提供有益的启示。本学位论文的主要工作和结果概括如下：首先合成了一系列含羧基的取代酞菁锌，进而通过成酰胺键的方式连接含羧基的取代酞菁锌与白蛋白（牛血清白蛋白BSA和人血清白蛋白HSA），制备了十七种高水溶性的、未见报道的酞菁-白蛋白共价结合物，并经过凝胶色谱等方法进行分离纯化，通过红外光谱、荧光光谱、电子吸收光谱和考马斯亮蓝法等手段进行表征。结果表明，酞菁环上取代基的类型、取代位置和羧基的数目对酞菁-白蛋白共价结合物的摩尔组成比没有明显影响。当投料摩尔比为10：1（酞菁：白蛋白）时，获得了摩尔组成比约为6~7：1的共价结合物。比较了含羧基酞菁锌及其白蛋白共价结合物在模拟生理溶液中的光谱性质和存在状态。结果表明，当取代酞菁被共价固定于白蛋白大分子上后，展现出比游离酞菁更为明显的单体特征吸收。羧基在酞菁环上的取代位置，对酞菁与白蛋白结合前后的光谱转变幅度有影响，α位取代比β位取代更有利于光谱向单体方向转变。α位单羧基取代物酞菁1、2、3和α位四羧基取代物酞菁4、5的白蛋白共价结合物在PBS溶液中呈现以单体为主的光谱特征，Q带最大吸收波长位于681~706nm之间。酞菁环上的羧基数量对酞菁及其白蛋白共价结合物光谱性质也有影响，β位八羧基取代酞菁锌8的白蛋白共价结合物在PBS溶液中也显示以单体为主的光谱特征，其Q带最大吸收波长位于677nm附近，而十六羧基取代酞菁锌9与白蛋白形成共价结合物后，则以单体形式存在，其Q带最大吸收波长位于681nm附近，以酞菁计算的摩尔吸光系数约为2.0105mol-1·L·cm-1。研究了模拟生理溶液的pH值变化对含羧基酞菁锌及其白蛋白共价结合物的光谱性质和存在状态的影响。结果表明，水溶液pH值的变化对游离的含羧基酞菁的光谱性质和存在状态有很大影响。总体而言，当溶液为酸性（pH2.0）时，酞菁呈高度聚集的特征吸收（600~800nm之间的吸收峰严重宽化），随着pH值的提高，发生明显的解聚作用（Q带吸收强度增强，峰形逐渐尖锐），这种状况在α位的羧基取代酞菁锌3、4、5和十六羧基取代酞菁锌9上表现得特别明显。但是，当含羧基基团的取代酞菁锌被共价固定到白蛋白网格上之后，体系pH值的变化对所有的酞菁-白蛋白共价结合物中的酞菁Q带特征吸收光谱和存在状态都基本没有影响。这对于设计pH值适应范围宽、具有蛋白质靶向介导的光敏剂具有启发意义。探讨了单取代酞菁2与白蛋白的非共价相互作用，并比较了结合方式（即共价结合与非共价结合）对酞菁的光谱性质和存在状态的影响。结果表明，酞菁2与白蛋白之间存在较强的非共价相互作用，结合常数大约为1.0105mol-1·L。结合位点竞争实验表明，非共价相互作用的结合位点位于人血清白蛋白的亚域ⅠB。酞菁2与白蛋白结合后，无论是共价结合还是非共价结合，均展现出比游离的酞菁更为明显的单体特征吸收，这是一个有利于光动力治疗的性质。共价结合导致酞菁2的单体特征吸收峰红移约5nm，而非共价结合则没有导致红移。相对而言，光动力治疗的作用光谱红移是一个有利的变化，因为波长更长的光能够更好地穿透人体组织。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章前言  12-40
  1.1 光动力治疗的研究概述  12-17
    1.1.1 光动力治疗的概况  12-13
    1.1.2 光动力治疗的作用机理  13-15
    1.1.3 光动力治疗的三要素  15-17
  1.2 酞菁的化学研究及其作为抗癌光敏剂的应用  17-28
    1.2.1 酞菁的概况  17-18
    1.2.2 金属酞菁的合成  18-23
      1.2.2.1 对称取代酞菁的合成  18-21
      1.2.2.2 不对称取代酞菁的合成  21-23
    1.2.3 酞菁的光谱性质  23-24
      1.2.3.1 电子吸收光谱  23-24
      1.2.3.2 荧光光谱  24
    1.2.4 酞菁作为抗癌光敏剂的应用  24-28
  1.3 酞菁与白蛋白的相互作用  28-38
    1.3.1 白蛋白的相关性质  28-32
      1.3.1.1 血清白蛋白的结构和功能  28-30
      1.3.1.2 溶液的 pH 值对白蛋白构象的影响  30-31
      1.3.1.3 白蛋白的光谱性质  31-32
    1.3.2 药物与白蛋白的相互作用  32-34
    1.3.3 酞菁与白蛋白的相互作用  34-35
      1.3.3.1 酞菁与白蛋白相互作用的能力  34-35
      1.3.3.2 酞菁与白蛋白相互作用的结合位点  35
    1.3.4 白蛋白对酞菁性质的影响  35-37
      1.3.4.1 白蛋白对酞菁光谱性质的影响  35-36
      1.3.4.2 白蛋白对酞菁光动力活性的影响  36-37
    1.3.5 pH 值对酞菁及其蛋白复合物性质的影响  37-38
  1.4 本学位论文的选题依据、研究意义及主要工作  38-40
    1.4.1 选题依据和研究意义  38-39
    1.4.2 主要工作  39-40
第二章含羧基酞菁锌的合成与酞菁-白蛋白共价结合物的制备  40-70
  2.1 含羧基酞菁锌的合成  40-54
    2.1.1 实验部分  40-50
      2.1.1.1 实验仪器和实验试剂  40-42
      2.1.1.2 单取代羧基酞菁锌的合成  42-45
      2.1.1.3 四取代羧基酞菁锌的合成  45-50
    2.1.2 结果与讨论  50-54
  2.2 酞菁-白蛋白共价结合物的制备  54-70
    2.2.1 实验部分  54-64
      2.2.1.1 实验仪器和试剂材料  54-55
      2.2.1.2 单羧基取代酞菁锌与白蛋白共价结合物的制备  55-59
      2.2.1.3 四羧基取代酞菁锌与白蛋白共价结合物的制备  59-62
      2.2.1.4 八羧基取代羧基酞菁锌与白蛋白共价结合物的制备  62-63
      2.2.1.5 十六羧基取代羧基酞菁锌与白蛋白共价结合物的制备  63-64
      2.2.1.6 酞菁-白蛋白共价结合物的摩尔组成比的测定  64
    2.2.2 结果与讨论  64-70
第三章含羧基酞菁锌及其白蛋白结合物的光谱性质与存在状态  70-105
  3.1 实验部分  70-72
    3.1.1 实验仪器和实验试剂  70-71
    3.1.2 电子吸收光谱  71
    3.1.3 荧光光谱  71-72
  3.2 结果与讨论  72-105
    3.2.1 四羧基取代酞菁锌及其白蛋白共价结合物  72-85
      3.2.1.1 电子吸收光谱和存在状态  72-77
      3.2.1.2 溶液 pH 值的影响  77-85
    3.2.2 八羧基取代酞菁锌及其白蛋白共价结合物  85-89
      3.2.2.1 电子吸收光谱和存在状态  85-86
      3.2.2.2 溶液 pH 值的影响  86-89
    3.2.3 十六羧基取代酞菁锌及其白蛋白共价结合物  89-93
      3.2.3.1 电子吸收光谱和存在状态  89-91
      3.2.3.2 溶液 pH 值的影响  91-93
    3.2.4 单羧基取代酞菁锌与白蛋白的结合  93-105
      3.2.4.1 白蛋白与酞菁 2 的非共价相互作用  93-95
      3.2.4.2 结合方式对酞菁光谱性质和存在状态的影响  95-100
      3.2.4.3 溶液 pH 值的影响  100-105
第四章总结与展望  105-108
  4.1 文献综述  105
  4.2 含羧基酞菁锌的合成与酞菁-白蛋白共价结合物的制备  105-106
  4.3 含羧基酞菁锌及其白蛋白结合物的光谱性质与存在状态  106-107
  4.4 展望  107-108
参考文献  108-125
致谢  125-126
个人简介  126
在读期间发表的论文  126

含羧基酞菁锌及其白蛋白共价结合物的制备与光谱性质

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