一类氨基菁类荧光染料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一类连接环肽cyclo(RGD)的氨基菁类荧光染料及其制备方法和应用，该化合物结构通式如Ⅰ；其由结构单元Ⅱ和III构成；结构单元Ⅱ为衍生的菁染料结构，属于水溶性荧光分子，其光谱具有较大的斯托克斯位移，且对正常细胞毒性较小；结构单元III为αvβ3整合素受体的特定配体的环肽结构，可用于靶向定位。所述的荧光染料具有肿瘤影像诊断与靶向治疗的双功能特性。

【技术实现步骤摘要】
一类氨基菁类荧光染料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一类连接环肽cyclo(GD)的氨基菁类荧光染料及其制备方法和应用，该化合物同时具有肿瘤的影像诊断与靶向治疗的双功能。技术背景癌症是最迫切的公共卫生问题，并且其统计数字是非常惊人的。未来肿瘤个性化治疗的巨大挑战是探索改进用于病人体内局部的和分散的肿瘤细胞的早期检测方法，这对于癌症的成功治疗以及提高肿瘤病人的生存率是至关重要的。目前，癌症的临床检测和诊断方法主要有磁共振影像，正电子发射断层扫描，计算机断层扫描，X射线，超声等，但它们缺乏特异性和敏感性，也可能造成放射性风险。光学影像方法是一种新兴的用于肿瘤检测的非侵入性的、实时的、高分辨的方法。光信号可以提供生物组织与肿瘤的解剖结构以及与肿瘤代谢和生物化学相关的分子信息。在光学影像技术中，近红外荧光影像的波长范围在700-1000nm，并且生物组织和器官在近红外光谱区的吸收和自发荧光比较低，从而使背景干扰降到最低，改善组织的穿透深度。因此，近红外荧光影像吸引了越来越广泛的关注。具有良好效果的肿瘤近红外荧光影像需要化学和光物理性质优异的近红外荧光染料。一个理想的近红外影像荧光染料必须满足下面的条件：发射光谱在近红外光谱范围内，具有大斯托克斯位移，摩尔消光系数及量子产率高，在溶剂中、缓冲液及生理条件下的物理化学性质稳定，以及水溶性良好。此外，一个合格的近红外荧光影像染料还应该具有合适的化学官能团允许与其他特异性配体的结合。目前为止，几种标记RGD环肽的近红外荧光染料如Cy5.5(λex：675nm，λem：694nm)，ICG(λex：783nm，λem：810nm)，cypate(λex：790nm，λem：810nm)已报道用于体内诊断和治疗。这些荧光荧光染料具有改进的受体结合亲和力，增加了对肿瘤靶向的敏感性和特异性，也阐明了构效关系及相关反应机理。但是，它们都是小斯托克斯位移的荧光染料，无法避免诊断影像时因为发生荧光自淬灭和激发光散射引起的荧光检测误差。文献中至今从未报道过具有大斯托克斯位移并且处于近红外区的用于肿瘤诊断影像的荧光染料。虽然近些年来人们对肿瘤的产生、转移等机理的研究取得了许多进展，但因为早期诊断不够灵敏、特异性好的靶向药物的缺乏以及无法进行实时有效的治疗监测，恶性肿瘤仍然严重威胁着人类的健康与生命。肿瘤诊断治疗学(Tumortheranostics)是最近提出来的一种用于肿瘤诊断与治疗的新方法，其核心是将肿瘤治疗与实时显影有效结合，指导医生不断选择合适的治疗方案，提高肿瘤患者的生存率和生活质量，为肿瘤个体化治疗提供一种新思路。因此合成既具有肿瘤特异显影又能用于靶向治疗作用的诊断治疗剂具有十分重要的意义，目前这种双功能荧光染料还比较少见。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一类用于肿瘤影像诊断与靶向治疗的双功能氨基菁类荧光染料及其制备方法和应用。本专利技术所述的氨基菁类荧光染料，其通式如结构式Ⅰ结构式Ⅰ中包含衍生的菁染料结构单元Ⅱ和αvβ3整合素受体的特定配体的环肽结构单元III；当n为0时，结构单元Ⅱ和结构单元III直接相连；代表性的例子是氨基菁类染料Cy7-RGD；当n为1时，结构单元Ⅱ和结构单元III通过连接基团R相连；R为氨基酸结构单元，结构式从上向下-NH(CH2)mCO-，m取1～18之间的整数(优选情况下m取5,6)；可以得到不同碳链长度的氨基菁类染料，由于连接链较小，对于两个关键部分结构单元Ⅱ和III的性能几乎没有影响，所以在肿瘤荧光影像诊断和靶向治疗的双功能性能上预计不会有明显差异。代表性的例子是染料Cy7-hex-RGD；结构单元Ⅱ为衍生的菁染料结构，属于水溶性荧光分子，其光谱具有较大的斯托克斯位移，且对正常细胞毒性较小；结构单元III为αvβ3整合素受体的特定配体的环肽结构，可用于靶向定位。所述的荧光染料由结构单元Ⅱ和III两部分相连后，具有肿瘤影像诊断与靶向治疗的双功能特性。X为C(CH3)2、O、S或Se；R1为H或OH；R2选自C1-18烷基、苄基或(CH2)4SO3H,(CH2)5CO2H。荧光染料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在冰浴条件下将三氯氧磷用二氯甲烷溶剂稀释0.5-1.5倍的混合液逐滴加入用二氯甲烷溶剂稀释0.5-1.5倍的N,N-二甲基甲酰胺混合液中，三氯氧磷与N,N-二甲基甲酰胺的摩尔比为1：1～3，然后再向上述混合液中逐滴加入环已酮，三氯氧磷与环己酮的摩尔比为1：0.2～0.7；反应液加热到回流，反应3-5h，反应液倒入用大量碎冰沉淀，过滤，获得中间体A；优选的情况下：三氯氧磷和二氯甲烷的体积比1：1；二氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺以体积比1:1混合；三氯氧磷,N,N-二甲基甲酰胺与环己酮的摩尔比为1：1.28:0.25。2)按摩尔比1:1～2加入原料化合物苯并杂环磺酸化合物和氢氧化钾，再加入以体积比1:1～2混合的甲醇：异丙醇混合液；然后进行回流反应，将反应液过滤得黄色固体并干燥，将所得干燥产物和过量含R2基团的烷基化试剂在加热条件下回流5～20h，冷却后析出中间体B；优选的情况下：原料化合物苯并杂环磺酸化合物和氢氧化钾按摩尔比1:1.5加入；甲醇：异丙醇以体积比1:1混合；优选的回流时间为12h；3)反应瓶中按照摩尔比1:2～3加入中间体A和季铵盐中间体B，再加入以体积比1:2～3混合的甲苯：正丁醇混合液，经甲苯分水，在氮气保护下回流后，去除反应溶剂、溶解、析出、过滤、重结晶后得到Cy7；优选的情况下：中间体A和季铵盐中间体B以摩尔比1:2加入；甲苯：正丁醇以摩尔比3:7混合；4)按1:0.5～3:1～10的摩尔比向反应瓶中依次加入Cy7、环肽cyclo(RGD)、Na2CO3，再加入无水DMF，于50℃、氮气保护下反应后，反应液经析出、过滤和提纯后获得通式I中n＝0时的化合物；优选的情况下：Cy7、环肽cyclo(RGD)、Na2CO3的摩尔比为1:1:1；5)反应瓶中以摩尔比1:1～10加入Cy7和过量的氨基化合物RNH2，再加入无水DMF、氮气保护下反应结束后，反应液经析出、过滤、提纯得到Cy7-NH-R；优选的情况下：以摩尔比1:3加入Cy7和过量的氨基化合物RNH2；6)按摩尔比1:1～2称取Cy7-NH-R和1,1'-羰基二咪唑，再加入无水DMF，于40℃、氮气保护下，搅拌3～45分钟后，降至室温加入环肽cyclo(RGD)，Cy7-NH-R与环肽cyclo(RGD)摩尔比1:0.5～3，继续搅拌反应1～5小时后，将反应液经析出、过滤、提纯后获得通式I中n＝1时的化合物；优选的情况下：按摩尔比1:1.6称取Cy7-NH-R和1,1'-羰基二咪唑；搅拌时间优选为5分钟；加入环肽cyclo(RGD)与Cy7-NH-R摩尔比1：1；本专利技术的另一方面在于保护上述的氨基菁类荧光染料在制备肿瘤细胞诊断或治疗药物中的应用，尤其是具有对神经胶质瘤细胞的特异靶向诊断和特异性毒性方面的应用。本专利技术的氨基菁类荧光染料的具有以下三点独特表现。一是在分子结构上，环肽cyclo(RGD)连接在近红外菁染料的甲川链的中间位置，并且连接位点是独特的亚胺结构，这种结构赋予分子一定的水溶性。二是光谱性能上，中间亚胺结构赋予染料在光谱上有独特的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一类氨基菁类荧光染料，其通式如结构式Ⅰ：其中：n为0或1；当n＝0时，R的两端直接相连，即没有R基团连接；当n＝1时，R为‑NH(CH2)mCO‑，m取1～18之间的整数；X为C(CH3)2、O、S或Se；R1为H或OH；R2选自C1‑18烷基、苄基或(CH2)4SO3H,(CH2)5CO2H。

【技术特征摘要】
1.氨基菁类荧光染料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）在冰浴条件下将三氯氧磷用二氯甲烷溶剂稀释0.5-1.5倍的混合液逐滴加入用二氯甲烷溶剂稀释0.5-1.5倍的N,N-二甲基甲酰胺混合液中，三氯氧磷与N,N-二甲基甲酰胺的摩尔比为1：1~3，然后再向上述混合液中逐滴加入环已酮，三氯氧磷与环己酮的摩尔比为1：0.2~0.7;反应液加热到回流，反应3-5h，反应液倒入用大量碎冰沉淀，过滤，获得中间体A；2）按摩尔比1:1~2加入苯并杂环磺酸化合物和氢氧化钾，再加入以体积比1:1~2混合的甲醇：异丙醇混合液；然后进行回流反应，将反应液过滤得黄色固体并干燥，将所得干燥产物和过量含R2基团的烷基化试剂在加热条件下回流5~20h，冷却后析出中间体B；3）反应瓶中按照摩尔比1:2~3加入中间体A和季铵盐中间体B，再加入以体积比1:2~3混合的甲苯：正丁醇混合液，经甲苯分水，在氮气保护下回流后，去除反应溶剂、溶解、析出、过滤、重结晶后得到Cy7；4）按1:0.5~3:1~10...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋锋玲，邓君蝶，孙亮亮，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21