CN113214165A - 一种能产生单线态氧的4,6-二氨基-2-巯基嘧啶合铜(i)敏化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光致发光过渡金属配合物敏化材料的合成技术领域，特别涉及一种具有紫外和微波响应性能产生单线态氧的光致发光材料的制备方法。将4,6‑二氨基‑2‑巯基嘧啶，五水硫酸铜，氯化亚锡和十六烷基溴化铵和的水溶液在氮气氛下充分反应得到白色悬浊液；将得到悬浊液离心分离，乳白色沉淀经洗涤，真空干燥即得淡黄色4,6‑二氨基‑2‑巯基嘧啶合铜（I）(Cu‑dapy)光致发强橙黄光粉体材料。该材料在微波和紫外光激发下能产生单线态氧，有望成为微波诱导抗肿瘤和光动力抗肿瘤疗法中的敏化剂。

Description

一种能产生单线态氧的4,6-二氨基-2-巯基嘧啶合铜(I)敏 化剂
技术领域
本发明涉及光致发光过渡金属配合物敏化材料的合成技术领域，特别涉及一种具有紫外和微波响应产生单线态氧的4,6-二氨基-2-巯基嘧啶合铜(I) (Cu-dapy)敏化剂的制备方法。
背景技术
恶性肿瘤已成为威胁人类健康的主要难题，也是导致人口死亡的第二大原因。在肿瘤治疗过程中，临床使用的化疗药物具有全身毒副性和耐药低效性；手术切除则存在高复发率和远处转移性；放射治疗存在辐射剂量限制和损伤正常细胞的危险。所以在传统的癌症治疗方法的基础上，设计和开发更实际、更有效、更经济，和更舒适的癌症治疗方法，是抗肿瘤科研工作者面临的机遇和挑战。光动力疗法是指利用特定波长的光激发光敏剂产生活性氧来破坏生物靶标。光动力过程具有时空选择性，局部治疗效果和低度副作用，是一个最小全身毒性的微创过程。微波是一种电磁频谱频率低于红外线的电磁波，它具有组织穿透深度深，加热效率高，副作用低等优点，是一种比光更好的能量来源，是一种理想的外部刺激。
目前，光动力疗法（PDT）对浅表皮肤癌的治疗已经临床化，但只是作为一种辅助手段，因为所使用的光敏剂5-氨基酮戊酸（5-ALA）存在对可见光敏感，治疗耗时的缺点；利用微波的热效应对肿瘤进行消融的微波热疗法（MTT）也已经临床化，但微波热疗存在消融面积有限，肿瘤复发率非常高的缺点；微波动力疗法（MDT）的抗肿瘤效应的研究尚处于起始阶段。因此开发新型的PDT光敏剂和能被微波激发的微波敏化剂在肿瘤的治疗方面具有重要的理论和实际意义。
铜离子是人体内的微量元素，在可控剂量内毒副作用小；一价铜离子（亚铜离子）的配合物具有良好的光致发光性能；4,6-二氨基-2-巯基嘧啶是一种嘧啶杂环类有机分子，嘧啶杂环化合物是一种重要的生物内源物质，广泛存在于生物体内参与生命活动。一价铜离子与4,6-二氨基-2-巯基嘧啶反应生成的光致发光化合物在紫外激发下能发射强橙黄光，且能响应微波和紫外刺激产生单线态氧，是一种新型的可用于微波动力和光动力疗法的理想敏化剂。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种合成简单、原料易得，成本低廉并可规模生产的新型微波动力和光动力敏化剂的制备方法，为开发可用于光动力和微波动力抗肿瘤疗法的敏化剂的临床应用奠定基础。本发明采用绿色一锅法，以氯化亚锡为还原剂得到了4,6-二氨基-2-巯基嘧啶合铜（I）发橙黄光纳米粉体；4,6-二氨基-2-巯基嘧啶与铜（I）以配位共价键先结合，形成了具水稳定性，光稳定性和化学稳定性良好的发光铜配合物(Cu-dapy)，确保了发光粉体在生物环境下的发光性能，生物相容性和单态氧产生能力，为配合物在微波动力和光动力抗肿瘤应用方面奠定了基础。
本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：
（1）一种光致发光4,6-二氨基-2-巯基嘧啶合铜(I)配合物，其化学式为：Cu(dapymt)·4H2O，简写为Cu-dapy；
（2）所述的4,6-二氨基-2-巯基嘧啶合铜（I）(Cu-dapy)为淡黄色固体粉末，铜离子氧化态为+1，4,6-二氨基-2-巯基嘧啶在配位过程中失去了巯基上的质子，变为-1价的阴离子，通过配位共价键与铜离子结合。
其中4,6-二氨基-2-巯基嘧啶（dapyH）结构如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
（3）4,6-二氨基-2-巯基嘧啶合铜的制备方法：向圆底烧瓶中加入40 mL十六烷基溴化铵水溶液和五水硫酸铜（CuSO4·5H2O），室温下搅拌至铜源完全溶解，然后在氮气氛下加入4,6-二氨基巯基-2-嘧啶，剧烈搅拌30分钟后，再加入氯化亚锡水溶液并继续搅拌4小时，将生成的浑浊溶液离心分离得到沉淀，用超纯水重复洗涤沉淀三次，置于真空烘箱中干燥得到淡黄色粉末状目标产物。
其中每1L水加入1.5 mmol的十六烷基溴化铵、0.6 mmol 五水硫酸铜、 0.6 mmol的4,6-二氨基巯基-2-嘧啶以及0.0005-0.001 mol的氯化亚锡。
有益效果
本发明是在室温和水为溶剂的条件下，采用简单的绿色一锅法制备了响应紫外光和微波刺激产生单线态氧的4,6-二氨基巯基-2-嘧啶与铜（I）配位的发光配合物粉体材料。和其他已报道的铜配合物光敏剂相比，4,6-二氨基巯基-2-嘧啶合铜（I）(Cu-dapy)在水溶液中铜离子浸出率低，酸性条件下发光稳定；同时制备方法简单，价格低廉，可规模化合成；兼具微波和紫外光照的响应性且能产生单线态氧，可作为微波动力疗法和光动力疗法的敏化剂。
附图说明
图1为实施例1所制备的Cu-dapy粉体材料XPS全谱图
图2为实施例1所制备的Cu-dapy粉体材料Cu元素的光电子能谱
图3为实施例1所制备的Cu-dapy粉体材料的EDS元素谱图
图4为实施例1所制备的Cu-dapy水溶液的荧光光谱图
图5为实施例1所制备的Cu-dapy在不同pH环境下的荧光光谱图
图6为实施例1所制备的Cu-dapy在水溶液中铜离子的浸出曲线图
图7为实施例1所制备的Cu-dapy在200-800 nm光照下产生活性氧的ESR谱图
图8为实施例1所制备的Cu-dapy在紫外光辐照下的单态氧产生图
图9为实施例1所制备的Cu-dapy在微波激发下的单态氧产生曲线图
具体实施方式
下面结合附图及具体实施案例来对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：Cu-dapy的发光粉体的合成
向250 mL的三颈圆底烧瓶中加入40 mL 1.5 mmol·L-1十六烷基溴化铵的水溶液和7.4 mg (0.03 mmol) 的五水硫酸铜（CuSO4·5H2O），室温下搅拌至铜源完全溶解，然后在氮气氛围下加入4.2 mg (0.03 mmol) 的4,6-二氨基巯基-2-嘧啶（dapyH），剧烈搅拌30分钟后，再加入10 mL，3 mmol·L-1氯化亚锡（SnCl2）的水溶液，继续搅拌4小时充分反应后，将得到的溶液离心(11000 rpm) 10 min并用超纯水重复洗涤三次。最后，将离心沉淀置于40℃的真空烘箱中完全干燥得到最终淡黄色产物Cu(dapy)·4H2O（Cu-dapy）。后续实验中使用的Cu-dapy溶液是真空烘干的粉末重新分散在去离子水中得到的。
如图1为实施例1制备的Cu-dapy发光粉末的XPS全谱图，配合物由C，O，N，S和Cu组成。
如图2为实施例1制备的Cu-dapy发光粉末的Cu元素的能谱图。Cu2p的XPS光谱在932.7 eV和952.6 eV处有两个峰，这两个峰分别是Cu(I)的2p3/2和2p1/2电子的结合能，在Cu2p3/2的942.0 eV附近没有卫星峰，表明Cu-dapy中Cu元素化合价为+1。
如图3为实施例1制备的Cu-dapy发光粉末EDS元素谱图，发光粉体中含有C，O，N，S和Cu元素，没有Sn元素。
实施例2：Cu-dapy的光致发光性质
如图4为实施例1制备的Cu-dapy以水为溶剂配制的悬浊液的荧光光谱图。室温下Cu-dapy用去离子水分散得到淡黄色的悬浊液（1mg.mL-1），在365 nm紫外灯照射下发出强烈的橙黄光。选择368 nm作为激发波长，测得Cu-dapy在580 nm处有最强发射峰，这种强的橙黄光发射是由配体到金属间的电荷转移（LMCT）造成的。
实施例3：Cu-dapy在不同pH条件下的发光稳定性
如图5为实施例1制备的Cu-dapy水溶液的荧光强度与pH值的关系。在pH = 2~7范围内，Cu-dapy显示出较强且稳定的荧光发射；在pH = 6~7的环境下，其荧光强度达到最高；当pH增大到8时，Cu-dapy的荧光强度开始锐减，因为在碱性环境下，铜离子会与氢氧根离子结合生成不发光的碱式铜盐。Cu-dapy在中性或酸性条件下发光稳定性为其在生理条件下的应用奠定了基础。
实施例4：Cu-dapy水溶液的化学稳定性
如图6为实施例1制备的Cu-dapy水溶液在常温下铜离子的浸出浓度与时间的关系图。将Cu-dapy粉末在去离子水中超声分散，得到浓度为1 mg·mL-1的悬浊液，然后以二乙氨基二硫代甲酸钠为铜试剂（DDTC）测定了Cu-dapy水溶液中浸出铜离子的浓度衡量Cu-dapy的化学稳定性。Cu-dapy水溶液中浸出的铜离子浓度随时间延长而呈上升趋势，Cu-dapy水溶液连续的搅拌5周后，浸出的铜离子浓度与Cu-dapy固体达到平衡而稳定在0.56 μg·mL-1，小于人体血清铜的正常值1~1.2μg·mL-1，说明Cu-dapy具有良好的化学稳定性和低生物毒性。
实施例5：电子顺磁共振谱（ESR）检测200-800 nm光照下，Cu-dapy水溶液产生单线态氧
如图7为实施例1制备的Cu-dapy水溶液在200-800 nm光照射下，使用2,2,6,6-四甲基哌啶（TEMP）作为单线态氧（1O2）的自旋捕获剂，通过EPR光谱测量了单线态氧的产生。图中出现了1:1:1的单线态氧加成TEMP-1O2信号，说明Cu-dapy在紫外光激发下能产生单线态氧。
实施例6：吸光光度法检测365 nm紫外光辐照下，Cu-dapy水溶液产生单线态氧
如图8为实施例1制备的Cu-dapy通过对硝基二甲基苯胺-咪唑法（RNO-ID）检测了Cu-dapy水溶液在365 nm紫外光辐照下产生单线态氧的能力。测试结果显示在紫外光辐照下，10分钟内，RNO在440 nm处的吸光度明显下降，说明Cu-dapy在紫外光激发下能产生单线态氧。空白实验显示RNO的吸光度在紫外光辐照下稳定。
实施例7：吸光光度法检测2 W的微波刺激下，Cu-dapy水溶液产生单线态氧
如图9为实施例1制备的Cu-dapy使用对硝基二甲基苯胺-咪唑法（RNO-ID）检测了Cu-dapy水溶液在微波激发下产生单线态氧的能力。测试结果显示在2W的微波激发下，10分钟内，RNO在440 nm处的吸光度明显下降，说明Cu-dapy能响应微波刺激而产生单线态氧。空白实验显示RNO的吸光度在微波激发下稳定。

Claims (7)

1.一种具有紫外和微波响应产生单线态氧的4,6-二氨基-2-巯基嘧啶合铜(I)(Cu-dapy)敏化剂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为，
（1）将五水硫酸铜，十六烷基溴化铵的水溶液室温下搅拌至铜源完全溶解，然后在氮气氛围下加入4,6-二氨基-2-巯基嘧啶剧烈搅拌均匀，再加入氯化亚锡的水溶液并继续搅拌，充分反应得到乳白色悬浊液。
2.（2）将步骤（1）得到的乳白色悬浊液离心分离，得到乳白色沉淀，洗涤，真空干燥后得到4,6-二氨基-2-巯基嘧啶合铜（I）(Cu-dapy)的淡黄色发光粉体材料。
3.如权利要求1所述的在微波和紫外光激发下能产生单线态氧的4,6-二氨基-2-巯基嘧啶合铜（I）(Cu-dapy)发光化合物的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，五水硫酸铜，4,6-二氨基-2-巯基嘧啶和氯化亚锡和十六烷基溴化铵按照1：1：1：20的摩尔比混合。
4.如权利要求1所述的在微波和紫外光激发下能产生单线态氧的4,6-二氨基-2-巯基嘧啶合铜（I）(Cu-dapy)发光化合物的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，剧烈搅拌均匀，时间为30 min，充分反应时间为3-6 h。
5.如权利要求1所述的在微波和紫外光激发下能产生单线态氧的4,6-二氨基-2-巯基嘧啶合铜（I）(Cu-dapy)发光化合物的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，离心速率为11000转/min，离心时间为10 min，采用去离子水洗涤。
6.如权利要求1所述的在微波和紫外光激发下能产生单线态氧的4,6-二氨基-2-巯基嘧啶合铜（I）(Cu-dapy)发光化合物的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，真空烘干温度为40 ℃，烘干时间为24 h。
7.如权利要求1所述的在微波和紫外光激发下能产生单线态氧的4,6-二氨基-2-巯基嘧啶合铜（I）(Cu-dapy)发光化合物对紫外光和微波刺激具有响应性，可作为光动力和微波动力抗肿瘤疗法中的敏化剂。
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