摘 要

光治疗，包括光动力疗法和光热疗法是一种快速发展的新方法，具有低毒性、高选择性、低的系统损伤性、无抗药性等优点。

用于光热治疗的化合物可以吸收光的能量使得癌变组织的温度提升，进而可以杀死对温度更为敏感的癌变组织。然而，组织内的温度随着光穿透深度的增加而降低，难以消除深层次的癌细胞。针对癌细胞内存在的高浓度过氧化氢的特点，产生高化学活性的羟基自由基，进而杀死癌细胞。

因此，本文设计并合成了BODIPY-4OH的衍生物，利用多酚与铁离子的络合作用，制备了相应的BODIPY-4OH-Fe纳米颗粒，研究了其光物理性质。由于发生分子内配体-金属电荷转移，BODIPY-4OH-Fe纳米颗粒的吸收光谱拓展至近红外区，且具有高的光热转换效率（51%）。通过紫外-可见光谱和电子顺磁共振研究证明了BODIPY-4OH-Fe纳米颗粒能够催化过氧化氢分解，形成高活性的羟基自由基，因此展现出对肿瘤微环境中高含量的过氧化氢的响应能力，有望实现光热/化学动力协同肿瘤治疗。

关键词：肿瘤治疗 微环境响应 光热治疗 化学动力 纳米粒子

ABSTRACT

Phototherapy, including photodynamic therapy and photothermal therapy, is a fast-growing new method with low toxicity, high selectivity, low system damage, and no drug resistance.

Compounds used in photothermal therapy absorb the energy of light to increase the temperature of cancerous tissue, which in turn can kill cancerous tissues that are more sensitive to temperature. However, the temperature within the tissue decreases as the depth of light penetration increases, making it difficult to eliminate deep cancer cells. In response to the high concentration of hydrogen peroxide present in cancer cells, high chemically active hydroxyl radicals are produced, which in turn kill cancer cells.

Therefore, the derivatives of BODIPY-4OH were designed and synthesized. The corresponding BODIPY-4OH-Fe nanoparticles were prepared by complexation of polyphenols with iron ions. The photophysical properties were studied. Due to the intramolecular ligand-metal charge transfer, the absorption spectrum of BODIPY-4OH-Fe nanoparticles is extended to the near-infrared region and has a high photothermal conversion efficiency (51%). UV-visible spectroscopy and electron paramagnetic resonance studies have demonstrated that BODIPY-4OH-Fe nanoparticles can catalyze the decomposition of hydrogen peroxide to form highly reactive hydroxyl radicals, thus exhibiting a high response to hydrogen peroxide in the tumor microenvironment. Ability, is expected to achieve photothermal / chemodynamic synergistic tumor treatment.

KEY WORDS: Tumor treatment; Response to tumor microenvironment; Photothermal therapy; Chemodynamic therapy; Nanoparticles

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 1

1.1 引言 1

1.2 光治疗的相关理论 2

1.2.1 有机材料中光的吸收 2

1.2.2 光源的选择与光的输运 3

1.3 光动力治疗 4

1.3.1 光动力治疗的基本原理 4

1.3.2 光敏剂的分类 6

1.4 肿瘤的光热治疗 7

1.4.1 光热治疗的基本过程 8

1.4.2 纳米光热试剂的分类 8

1.5 光动力/光热/化学动力协同治疗 10

1.6 肿瘤微环境 11

1.7 选题意义及研究内容 12

第二章 实验部分 13

2.1 实验仪器和试剂 13

2.2 光敏剂BDP-4OH的合成及表征 14

2.3 BDP-4OH-Fe纳米颗粒的制备 17

2.4 过氧化氢响应性测试 17

2.5 光热性能测试 18

第三章 结果与讨论 20

3.1 化合物的合成与结构表征 20

3.2 化合物的光谱性质研究 21

3.3 光热性能测试 22

3.4 过氧化氢响应性质研究 24

第四章 结论与展望 27

4.1 结论 27

4.2 展望 27

参考文献 29

致谢 32

第一章

1.1 引言

目前，癌症是全球第二大死亡原因，且将在未来的相当长的一段时间内，威胁人类的生命健康[1]。根据世界卫生组织（WHO）下属的研究恶性肿瘤的机构的统计数据，2018年全球将会有1810万例新发肿瘤病例和960万例肿瘤死亡病例，全球约五分之一和八分之一的男性将在一生中患上癌症和死于癌症，约六分之一和十分之一的女性将患上癌症和死于癌症[1]。

在多年的生物学研究和临床医学的发展中形成的常见的治疗肿瘤的手段包括手术治疗、化学治疗和放射治疗。在实际临床治疗中常用以上的三种疗法之一或多种疗法组合协同治疗，但都还未能做到根治恶性肿瘤时兼顾改善患者本身的生命质量，如它们在治疗过程中都会产生一定的不良反应并造成身体免疫系统的损伤[2]。

其中，手术治疗癌症是通过手术切除病变组织，主要是人体的内脏器官等实体肿瘤，该方法适用于在癌症早期还没有扩散转移的阶段，属于局部治疗的方法，但是，由于肿瘤的大小形状、位置、阶段及临床医学等因素的限制，手术切除通常难以根治肿瘤，曾经也因此在手术切除方面出现了极端的理念：根治性激进外科手术，这也在整个癌症的治疗史上留下了不可磨灭的印记[2,3]。

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