荧光分子、其磷酸钙纳米粒以及它们的制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了荧光分子、其磷酸钙纳米粒以及它们的制备方法和用途。具体地，本发明专利技术公开了一种如式I所述的化合物、或其盐。本发明专利技术提供的荧光分子形成的磷酸钙纳米粒荧光量子产率和代谢速率均得到较大提高。和代谢速率均得到较大提高。和代谢速率均得到较大提高。和代谢速率均得到较大提高。

【技术实现步骤摘要】
荧光分子、其磷酸钙纳米粒以及它们的制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及有机化合物探针领域，主要涉及荧光分子、其磷酸钙纳米粒以及它们的制备方法和用途。

技术介绍

[0002]荧光成像技术因其高灵敏度、高时空分辨率、实时性等显著优势，被认为是生物过程可视化、肿瘤诊断和图像引导手术的最有效方法之一，受到临床广泛的应用和关注。目前，近红外一区(NIR
‑
I，650
‑
900nm)荧光染料(FDA批准药物吲哚菁绿ICG等)已被广泛应用于基础和临床指导。但由于波长限制，现有临床应用的探针组织渗透性太差，无法在实际应用手术中的深层组织成像中发挥作用。相比之下，近红外二区(NIR
‑
II，900
‑
1700nm)的荧光探针由于波长较长，在组织中光散射和自发荧光减少，具有更深的组织穿透(～10mm)，更高的空间分辨率(～3mm)，更高的信噪比(SBR)(>5)，在临床深层次组织成像应用领域具有巨大技术优势。
[0003]尽管优越的光学特性使NIR
‑
II荧光探针具有良好的发展潜力，但仍有两个技术难题限制了其临床转化。一是荧光量子产率(Quantum Yield,QY)较低：低荧光量子产率往往带来荧光强度低、微小结构难以分辨的缺陷，从而影响成像精度，为临床转化带来较大困难。二是现有的NIR
‑
II荧光探针体内代谢困难，长期肝脏蓄积严重，在临床应用中生物安全性无法保证，成为临床转化的又一瓶颈。
[0004]为了解决这些问题，已经报道了一些策略，如小分子偶联PEG侧链增加水溶性使得代谢效率提高(Antaris,A.L.,H.Chen,K.Cheng,et al.,A small
‑
molecule dye for NIR
‑
II imaging.[J].Nature Materials,2016.15(2):p.235
‑
242.)，然而这种方式由于分子在水等极性溶剂中的旋转造成能量耗散，使得探针亮度非常低，大大降低了成像效果。还有一些增加QY的策略：如Dai等人(Antaris,A.L.,H.Chen,S.Diao,et al.,A high quantum yield molecule
‑
protein complex fluorophore for near
‑
infrared II imaging.[J].Nat Commun,2017.8:p.15269)发现将荧光团与胎牛血清(fetal calf serum,FBS)结合可以形成稳定的蛋白
‑
荧光团复合物，由于荧光团的分子内旋转受到限制，且荧光团核心结构与周围水体之间的分子间相互作用减少，因此复合物的QY通常比单独荧光团更高。一些具有代表性的复合物，如CH
‑
4T和FD1080(Antaris,A.L.,H.Chen,S.Diao,et al.,A high quantum yield molecule
‑
protein complex fluorophore for near
‑
infrared II imaging.[J].Nat Commun,2017.8:p.15269；Li,B.,L.Lu,M.Zhao,et al.,An Efficient 1064nm NIR
‑
II Excitation Fluorescent Molecular Dye for Deep
‑
Tissue High
‑
Resolution Dynamic Bioimaging.[J].Angew Chem Int Ed Engl,2018.57(25):p.7483
‑
7487.)等，比单分子有了数量级的提高。用聚集诱导发光(Aggregation
‑
Induced Emission,AIE)基团修饰的D
‑
A
‑
D荧光团结构也是改善极性溶剂中QY的有效方法。尽管这些策略在临床前已取得了良好的效果，但在临床应用中仍存在各种问题，如FBS成分复杂、AIE分子在肝脏内积累严重、长期滞留等。综上所述，目前还没有荧光亮度又高代谢又快的NIR
‑
II荧光团报导，因此，迫切需要同时解决NIR
‑
II成像领域QY低和代谢慢这两大问题。
[0005]近年来，脂质磷酸钙(LCP)纳米粒已被用于封装多种治疗药物。而含有磷酸盐的前药、核苷酸、siRNA和DNA是封装到LCP NPs中的理想药物，因为这些分子上的磷酸盐基团与钙离子共沉淀，形成pH敏感的磷酸钙(CaP)核心。然而，现有磷酸钙纳米粒主要用来包载递送小分子药物和核酸药物，并未应用于近红外二区染料的包载。现有的利用磷酸钙纳米粒包载ICG，荧光量子产率提升幅度不大。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术荧光探针中存在的不能同时具备量子产率高和代谢速率快的性质的问题，提供一种新的荧光分子、其磷酸钙纳米粒以及它们的制备方法和用途。本专利技术提供的荧光分子形成的磷酸钙纳米粒荧光量子产率和代谢速率均得到较大提高。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案来解决上述技术问题的。
[0008]本专利技术提供了一种如式I所述的化合物、或其盐，
[0009][0010]其中，
[0011]L1为
[0012]R1为
[0013]R3和R4各自独立地为被一个或多个羧基取代的L，所述的L为C2‑
C
11
烷基；
[0014]R5和R6各自独立地为
[0015]某一实施方案中，R3和R4中，所述的C2‑
C
11
烷基可独立地为C2‑
C
11
直链烷基，例如C2‑
C6直链烷基，再例如乙基、正丙基、正丁基、正戊基或正己基，优选为正丙基。
[0016]某一实施方案中，R3和R4中，所述的羧基可位于所述的C2‑
C
11
烷基的末端。
[0017]某一实施方案中，R3和R4中，所述的羧基的个数可为一个。
[0018]某一实施方案中，R3和R4可各自独立地为
‑
(CH2)3‑
COOH。
[0019]某一实施方案中，R1为
[0020]某一实施方案中，所述如式I所示的化合物为如式I
‑
1或I
‑
2所示的化合物：
[0021][0022]某一实施方案中，所述如式I所示的化合物为以下化合物中的任一种：
[0023][0024][0025][0026]某一实施方案中，所述如式I所述的化合物的盐为其钙盐。
[0027]本专利技术还提供一种上述如式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种如式I所述的化合物、或其盐，其中，L1为R1为R3和R4各自独立地为被一个或多个羧基取代的L，所述的L为C2‑
C
11
烷基；R5和R6各自独立地为2.如权利要求1所述的如式I所示的化合物、或其盐，其特征在于，其满足以下条件的一种或多种：(1)R3和R4中，所述的C2‑
C
11
烷基独立地为C2‑
C
11
直链烷基，例如C2‑
C6直链烷基，再例如乙基、正丙基、正丁基、正戊基或正己基，优选为正丙基；(2)R3和R4中，所述的羧基位于所述的C2‑
C
11
烷基的末端；(3)R3和R4中，所述的羧基的个数为一个；(4)所述如式I所示的化合物的盐为其钙盐；(5)所述如式I所示的化合物为如式I
‑
1或I
‑
2所示的化合物：
3.如权利要求1或2所述的如式I所示的化合物、或其盐，其特征在于，所述如式I所示的化合物为以下化合物中的任一种：
4.一种如权利要求1～3任一项所述的如式I所示的化合物的制备方法，其特征在于，其为以下方法中的任一种：方法1，当如式I所示的化合物为所述如式I
‑
1所示的化合物时，其包含以下步骤：在溶剂中，将如式I
‑1‑
1所示的化合物经酸解反应制备得到I
‑
1；
其中，化合物I
‑1‑
1中，R1‑1独立地为
‑
(CH2)
n1
‑
R，n1为1、2、3或4，R为TMS、TES、TBDMS、TBDPS，DIPS、DPS或TIPDS；如式I
‑
1所示的化合物中，R3和R4各自独立地为
‑
L
‑
COOH；其中，所述的酸优选为三氟乙酸；所述的溶剂优选为卤代烃类溶剂，例如二氯甲烷；较佳地，所述的方法1还进一步包含后处理，所述的后处理包含以下步骤：所述酸解反应结束后，淬灭，重结晶，即可；所述的后处理中，所述的淬灭较佳地为用醚类溶剂淬灭，例如用乙醚淬灭；所述的后处理中，所述的重结晶的溶剂较佳地为醚类溶剂，例如乙醚；方法2，当如式I所示的化合物为所述如式I
‑
2所示的化合物时，其包含以下步骤：在溶剂中，将化合物I
‑2‑
1与POCl3进行反应，与水混合，即可；较佳地，所述的方法2包含以下步骤：在溶剂中，在碱的作用下，化合物I
‑2‑
1与POCl3进行反应，与水混合，即可；所述的方法2中，所述的溶剂优选为醚类溶剂，例如四氢呋喃；所述的碱优选为有机胺，例如三乙胺；较佳地，所述的方法2还进一步包含后处理，所述的后处理包含以下步骤：用酸析出，重结晶，即可；所述的后处理中，所述的酸较佳地为无机酸，例如盐酸；所述的酸的摩尔浓度较佳地为1～3mol/L，例如2mol/L；所述的后处理中，所述的重结晶的溶剂较佳地为醚类溶剂，例如四氢呋喃。5.一种如式I
‑1‑
1、I
‑1‑
2和如式I
‑2‑
1所示的化合物：
其中，各取代基的定义如权利要求1～4任一项所述；较佳地，所述的如式I
‑1‑
1所示的化合物为较佳地，所述的如式I
‑1‑
2所示的化合物为较佳地，所述的如式I
‑2‑
1所示的化合物为6.一种有机磷酸钙纳米粒，其特征在于，其包含如权利要求1～3任一项所述的如式I所
示的化合物的钙盐，其载药量为2％
‑
4.5％，所述的载药量为所述的如式I所示的化合物与所述有机磷酸钙纳米粒的质量比。7.如权利要求6所述的有机磷酸钙纳米粒，其特征在于，其满足以下条件的一种或多种：(1)所述的如式I所示的化合物的钙盐的质量百分比为2.1％～4.6％；(2)所述的有机磷酸钙纳米粒的粒径为8～90nm；(3)所述的有机磷酸钙纳米粒的水化直径为10～100nm；较佳地，水化直径在35～65nm范围内的数量百分比为50％～80％；较佳地，水化直径在10～35nm范围内的数量百分比为5％～15％；较佳地，水化直径在65～100nm范围内的数量百分比为15％
‑
35％；(4)所述的有机磷酸钙纳米粒的吸收波长为600～1000nm；(5)所述的有机磷酸钙纳米粒的发射波长为900～1600nm；(6)所述的有机磷酸钙纳米粒的最大吸收波长为720～820nm，例如773nm；(7)所述的有机磷酸钙纳米粒的最大发射波长为1000～1300nm，例如1150nm；(8)所述的有机磷酸钙纳米粒还进一步包含磷酸钙；较佳地，所述的磷酸钙的质量百分比为6％～10％；(9)所述的有机磷酸钙纳米粒还进一步包含物质A和物质B；所述的物质A为阴离子表面活性剂中的阴离子与钙离子形成的盐，所述的物质B为两亲性化合物；较佳地，所述的物质A的质量百分比为15％～18％；较佳地，所述的物质B的质量百分比为68％～72％；(10)所述的有机磷酸钙纳米粒包含如式I所示的化合物的钙盐、磷酸钙、物质A和物质B，其中，所述如式I所示的化合物的钙盐和磷酸钙混合组成共沉淀物，所述的物质A为阴离子表面活性剂中的阴离子与钙离子形成的盐，所述的B为两亲性化合物，所述的物质A包覆于所述的共沉淀物的外表面，形成纳米粒内核，所述的物质B包覆于所述的物质A的外表面；较佳地，所述的纳米粒内核的水化直径为3～45nm；较佳地，水化直径在8～12nm范围内的数量百分比为50％～80％；较佳地，水化直径在3～8nm范围内的数量百分比为10％～25％；较佳地，水化直径在12～45nm范围内的数量百分比为15％～35％。8.如权利要求7所述的有机磷酸钙纳米粒，其特征在于，其满足以下条件的一种或多种：(1)所述的有机磷酸钙纳米粒的载药量为2.15％；(2)当所述的有机磷酸钙纳米粒包含物质A时，所述的物质A为阴离子表面活性剂中的阴离子与钙离子形成的盐，所述的阴离子表面活性剂为磷酸酯类阴离子表面活性剂，例如DOPA、DLPA、DMPA、POPA、DSPA、DPPA、16:0Lyso PG、POPG、SOPA、DEPA，DOPA；(3)当所述的有机磷酸钙纳米粒包含物质B时，所述的物质B为两亲性化合物，所述的两亲性化合物为磷脂、氨基脂质和鞘脂，所述的磷脂例如为磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酸、棕榈酰酰磷脂酰胆碱、溶血磷脂酰胆碱、溶血磷脂酰乙醇胺、二棕榈酰磷脂酰胆碱、二油酰磷脂酰胆碱、二硬脂酰磷脂酰胆碱、二油酰磷脂酰胆碱或二硫酰磷脂酰胆碱。9.如权利要求7所述的有机磷酸钙纳米粒，其特征在于，其满足以下条件的一种或多种：(1)所述的有机磷酸钙纳米粒由如式I所示的化合物的钙盐、磷酸钙、物质A和物质B组
成，所述的物质A为阴离子表面活性剂中的阴离子与钙离子形成的盐，所述的物质B为两亲性化合物；(2)当所述的有机磷酸钙纳米粒包含物质B时，所述的物质B为两亲性化合物，所述的两亲性化合物为磷脂，例如磷脂的PEG化衍生物，再例如其中，m5和m6各自独立地为15、16、17、18、19或20，优选为16；较佳地，所述的两亲性化合物为DSPE
‑
mPEG，优选为DSPE
‑
PEG
‑
2000；(3)当所述的有机磷酸钙纳米粒包含物质A时，所述的物质A为阴离子表面活性剂中的阴离子与钙离子形成的盐，所述的阴离子表面活性剂为RPO3M2；其中R为m1、m2、m3和m4各自独立地为6、7、8、9或10，优选为7；M为碱金属，较佳地为Na；(4)所述的有机磷酸钙纳米粒采用反相微乳法合成得到。10.一种磷酸钙纳米粒的制备方法，其特征在于，其包含以下步骤：
①
：将含有钙离子的溶液与含有如权利要求1～3任一项所述的如式I所示的化合物的溶液进行混合，得到混合液a；
②
：将
①
中所述的混合液a与阴离子表面活性剂和破乳剂进行混合，得到沉淀；
③
：将
②
所述的沉淀与两亲性化合物和水进行混合，即可；所述的
①
中，所述的含有钙离子的溶液为“可溶性钙盐的水溶液”与“含有非离子型表面活性剂的有机溶剂”的混合液，记为钙相；所述的含有如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑峰，李金蔚，
申请(专利权)人：上海科技大学，
类型：发明
国别省市：