光动力治疗药物―酞菁类光敏剂研究进展.doc

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1、光动力治疗药物―酞菁类光敏剂研究进展【关键词】光动力光动力治疗（PDT）是目前公认的一种治癌方法，专家预测在21世纪将成为一种重要医疗手段［1］。而光动力治疗的核心问题是光敏剂，理想的光敏剂应具备以下特点:光敏化能力强即较高的光化学量子产率;肿瘤组织和癌细胞摄取率高;在650nm以上有强烈吸收;暗毒性和光毒性小;组成稳定、结构明确;能从正常组织中迅速解除，在生理pH水溶液可溶解［2］。PDT抗癌光敏剂发展迅速，到目前为止已到第三代。至今，获准在临床上正式使用的只有在1988年由美国RosewellPark肿瘤研究所N.Y.Buffalo开发的Photofrin卟啉型光敏剂。但有许多致命的弱点［

2、3］，波长不在对人体组织透过率较佳的红外区;肿瘤选择性摄取率不高;成分复杂、组成不稳定;来源困难;给药后须避光等，临床应用受到限制。因此开发新型高效的抗癌光敏剂一直是国内外PDT研究的热点。酞菁类配合物作为新一代医用光敏剂用于PDT癌症表现出较强的光动力学特性，发挥着举足轻重的作用，是具有潜在前景的PDT新一代抗癌光敏剂。本文就酞菁类光敏剂研究进展做一详细介绍。1酞菁发展概况酞菁（phthalocyanine）一词是英国著名的Linstead教授在1933年创造的一个新名词，此词源于希腊文Nahtha（石脑油）和Cyanine（深兰色）。酞菁一问世，便以其独特的颜色、较低的生产成本及特殊结构赋

3、予它们对光、热、酸、碱及各种有机溶剂的高度稳定性。最早被用作颜料或染料，其颜色的鲜艳、强着色力是任何其他已知化合物所不能比拟的。为此，直到今天，仍广泛应用于印刷油墨、涂料、塑料、橡胶、皮革、纺织品以及食品中。另外在催化、医学、有机半导体、光导体、彩色照相、激光、液晶、LB膜等几十个方面都得到了广泛的研究和应用。1989年在日本召开的国际功能性染料化学会议上，涉及酞菁化合物的论文占论文总数的90%，令世人瞩目。酞菁及金属酞菁具有良好的光催化、光敏化性能，其在光化反应、光合作用模拟、生物抗癌等领域的应用引起了人们的高度重视［4～6］。2光敏化原理由于酞菁是一种化学性质非常稳定的化合物，在可见光区域

4、（Q带约700nm）有很强的吸收，当它被适当波长的光子激发后，即可敏化某些氧化还原反应。用于癌症PDT原理主要分为两种类型:TypeⅠ机制认为光敏剂与氧等原生质作用产生氢原子或电子，从而产生自由基。TypeⅡ机制认为光敏剂从三重激发态回到基态时放出的能量产生了单重态氧，在这方面单线态氧（1O2）敏化剂的研究特别突出［7，8］，也被人们广为接受。1O2具有很强的化学活性，可以将还原剂迅速氧化。1O2生成机制如下:（1）S0+hν→S1;（2）S1→S0+hν4f;（3）S1→T1;（4）T1+O2→S0+1O2。酞菁分子在光照射下由基态S0跃迁到单线激发态S1（步骤1），S1辐射出荧光后回到基态

5、S0（步骤2）或通过系间窜越生成三线态T1（步骤3），T1与基态氧（三线态）作用生成单线态氧（步骤4），1O2进而敏化杀死癌细胞。3抗癌活性可变因素金属酞菁及其配合物（见图1，2）具有以下特点:（1）骨架结构与血卟啉相似，但组成结构稳定;（2）最大吸收波长位于易透过人体组织的红光区域;（3）芳香族电子在四周氮杂卟啉环上共轭，位于环中心的空穴能容纳多种金属元素，金属元素能与酞菁形成配合物;（4）共轭大分子呈现出高度的平面性，催化反应可在该平面的轴向位置发生;（5）芳香环具有给电子的特性，又具有电子受体的特性。分析以上结构可知，酞菁类光敏剂存在着三个可变的结构因素:中心离子、环取代基、轴向配体，因

6、而通过化学修饰改进抗癌性能的选择余地大。下面主要讲述一下中心离子对光敏化的影响。图1酞菁分子结构图图2金属酞菁分子结构图由于金属酞菁（MPC）常以二聚体形式存在，二聚体光照受激发时易离解成单体，无光敏作用［8］。因此，为了比较不同MPc的光敏活性，应尽可能使其呈现单体状态。已有研究表明，在溶液中MPc的单体和二聚体之间的平衡关系与溶剂性质有关，加入表面活性剂，如吡啶［7］会使平衡向单体生成方向移动。对于磺化酞菁，为了抑制其二聚采用加入四丁基氯化铵、喹啉、乙醇［8］、丙酮、乙腈等表面活性剂。其中文献［7］对不同的MPc在光照下，产生活性氧的能力进行了比较，得出结论:ZnPc>AlPcCl≥

7、CrPc>TNCoPc>TNNiPc>MnPc>CoPc>NiPc>Mn（OH）Pc>FeClPc>FePc。以上结果表明:离子外层为8或18电子结构的金属离子，如:Zn2+、Al3+能力比较高，而从Cr到Cu这些过渡金属的酞菁配合物，无论其中心离子顺磁性或反磁性，它们产生1O2能力都比较低。另外，比较CoPc和TNCoPc、NiPc和TNNiPc、