摘 要

肿瘤的诊断治疗一直是一项世界难题。光疗法是一种新型的肿瘤治疗方法，与传统的肿瘤治疗方法相比，光疗法具有低毒性、无抗药性、低侵入性、高靶向性等优势。氮杂氟硼荧（Aza-BODIPY）作为一类新型染料，受到科学工作者的广泛重视。Aza-BODIPY化合物具有优异的光物理性质，例如：较高的荧光量子产率、较大的紫外吸收波长和荧光发射波长、极高的摩尔消光系数、较窄的荧光光谱半峰宽、较好的光化学稳定性和光热稳定性等。通过合理的分子设计，Aza-BODIPY类化合物作为光敏剂应用于肿瘤光治疗具有非常大的应用潜力。

本文以4-溴苯甲醛和4-溴苯已酮为最初原料，经过5步反应得到了四取代的Aza-BODIPY荧光染料分子TM1，经过测试TM1在靠近近红外区域有很好的紫外吸收和荧光发射，最大紫外吸收峰为608 nm，最大荧光发射为690 nm，基本满足了作为荧光染料应用于肿瘤光治疗和诊断的基本要求，在未来进一步的研究和应用中具有巨大的潜力。

关键词： Aza-BODIPY 光热 光动力 荧光染料

Synthesis and tumor theranostic application of tetra-substituted

Aza-BODIPY molecule

ABSTRACT

The diagnosis and treatment of tumors have always been a worldwide problem. Phototherapy is a new type of cancer treatment method. Compared with traditional chemotherapy, radiotherapy, surgery and other cancer treatment methods, Phototherapy has the advantages of low toxicity, no drug resistance, low invasiveness and high targeting. Aza-BODIPY molecules are a new class of fluorescent compounds that have received extensive attention from scientists.

Aza-BODIPY compounds have inherently excellent optical properties, such as high fluorescence quantum yields, large UV absorption and fluorescence emission wavelength, high molar extinction coefficient, sharp absorption and emission spectra, high photochemical stability, and high thermal stability. Through reasonable molecular design, Aza-BODIPY compounds have great potential for application as photosensitizer in the diagnosis and treatment of tumors.

In this paper, we synthesized a tetra-substituted Aza-BODIPY fluorescent dye molecule TM1 with 4-bromobenzaldehyde and 4-bromophenylhexanone. The test results show that TM1 has good UV absorption and fluorescence emission near the NIR region. TM1 has a maximum UV absorption peak at 608 nm and a maximum fluorescence emission at 690 nm, which basically meets the basic requirements for the application of fluorescent dyes in the diagnosis and phototherapy of tumors. TM1 has great potential for further research and application in the future.

KEY WORDS：Aza-BODIPY; PTT; PDT; Fluorescent Dyes

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 光疗法简介 2

1.2.1 光动力治疗 2

1.2.2 光热治疗理论基础 4

1.3 常见的荧光染料 5

1.3.1 无机半导体材料 6

1.3.2 近红外有机染料 6

1.4 氟硼二吡咯荧光团在肿瘤诊疗中的应用 8

1.4.1 BODIPY分子结构与荧光的关系 9

1.4.2 Aza-BODIPY近红外荧光染料研究进展 10

1.4.3 BODIPY荧光团的应用 13

1.5 课题提出 15

第二章 四取代Aza-BODIPY分子的设计、合成及表征 17

2.1 引言 17

2.2 分子设计 17

2.3 实验部分 18

2.3.1 仪器及药品 18

2.3.2 Aza-BODIPY有机分子的合成路线 19

2.3.3 Aza-BODIPY合成的具体实验步骤 20

2.3.4 TM1 NPs的制备 22

2.3.5 TM1 NPs的表征 22

2.4 结果与讨论 22

2.4.1 合成方法讨论及注意事项 22

2.4.2 分子结构表征与分析 23

2.4.3 TM1 NPs的表征 24

2.5 小结 24

第三章 总结和展望 25

3.1 总结 25

3.2 展望 25

参考文献 26

附录 29

致谢 30

1. 文献综述
   1. 引言

恶性肿瘤，即癌症，是21世纪威胁全世界的重大疾病之一。每年因各种癌症丧生的人数达数千万。目前在临床上应用的较为有效的癌症治疗方法主要是放射性疗法、化学治疗及手术等方法^[1]。这些传统的肿瘤治疗方法具有特异性不高、创伤性大、对人体正常的组织细胞伤害大、极易产生耐药性等一系列缺点。因此开发更有效的癌症诊疗方法和药物成为当前该方向的关键问题。

光疗法是一种新型的前景很好的肿瘤治疗方法，包括光动力疗法（PDT）和光热疗法（PTT），两种方法分别通过光敏剂将光子的能量转换成活性氧物质（ROS，例如单线态氧¹O₂）或由光热转换试剂通过吸收光子能量并将其转化为热能，使得肿瘤组织细胞环境中的温度升高，细胞正常代谢等功能受到破环，最终引发细胞凋亡^[2-3]。相比于传统的肿瘤治疗方法，光疗法具有低毒性、微创性、高选择性、高特异性等优势，因此光疗法有非常好的发展前景。

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