[发明专利]具有高度非辐射衰减抑制的碗烯包裹的AIE纳米点用于增强体内癌症光诊疗

说明书

本发明主题涉及具有聚集诱导发光(AIE)性质并表现出近红外吸收的荧光化合物。包括本发明化合物的组合物可包括碗烯改性的聚乙二醇封装基质。该组合物可以是纳米粒子形式。将AIE化合物封装在碗烯基质中提供了粒子内刚性并限制了被封装AIE化合物的分子内转动，这导致该组合物在体内荧光和ROS生成能力增强。因此，该组合物可用于NIR成像引导的癌症手术和光动力癌症治疗。

相关申请

本申请要求递交于2018年2月21日的申请号为62/710,470的美国临时专利申请的优先权，该申请由本专利申请的发明人递交，在此通过全文引用将其并入本申请中。

技术领域

本发明主题主要涉及一系列具有聚集诱导发光性质和近红外吸收的化合物及其在生物成像和光诊疗中的应用。

背景技术

用于癌症光诊疗的光学试剂可进行实时分子诊断和同步光触发治疗。在各种光诊疗剂中，荧光纳米颗粒(NPs)由于具有的荧光成像的高灵敏度和时间分辨率，光动力治疗(PDT)的按需和原位标记以及独特的高渗透性和保留(EPR)效应而备受青睐。为了满足理想的癌症光诊疗的需求，荧光NPs必须具备以下几个特性：足够高的近红外(NIR)发射(650nm)；NPs中荧光组分的活性氧种(ROS)产生效率；强的抗光漂白性；可忽略的细胞毒性和体内毒性；合适的NP尺寸和表面化学性质以及显著的EPR效应。

与其他广泛研究的荧光NPs相比，有机荧光团掺杂的NPs具有可调的光物理性质，灵活的结构调整和良好的生物相容性等优点。然而，π-共轭的荧光团倾向于在NPs中聚集，对于具有平面分子结构的传统小分子荧光染料，由于分子内相互作用，如π-π堆积和其他非辐射衰减，NPs内的这种聚集常会导致发光和ROS产生的显著猝灭，这极大地限制了其在癌症光治疗中的应用。人们做出了许多努力如通过在荧光团中引入庞大的侧基和疏水抗衡离子来克服荧光NPs聚集导致猝灭(ACQ)的效应。显然，由于在阻止强的π-π堆积时遇到困难，这些先前的努力并未得到预期的结果。

近来兴起的聚集诱导发光的发光团(AIEgens)可作为构建荧光NPs可替代的荧光材料，AIEgens完美地解决了ACQ的挑战并在体内具有低毒性。由于分子内运动使得激发态能量通过非辐射弛豫过程耗散，AIEgens通常在溶液中不发光，聚集时，这种从最低激发单重态(S₁)到基态(S₀)的弛豫由于空间位阻的影响而在很大程度上受到限制，导致S₁态的能量通过荧光途径回到S₀态。这一不同寻常的特性使得AIEgens非常适合于构建具有超高亮度和光漂白阈值的荧光NPs(也称作AIE点)。然而，先前的研究并未揭示如何控制和优化AIE点的荧光和ROS产生能力。

因此，非常需要具有高的荧光和ROS产生能力的先进的荧光NPs以用于癌症光诊疗。

发明内容

本发明主题涉及具有聚集诱导发光(AIE)特性并表现出近红外吸收的荧光化合物。包含本发明的化合物的组合物可以包括碗烯改性的聚乙二醇包封基质。该组合物可以是纳米颗粒形式。将AIE化合物封装在碗烯基质中提供了粒子内刚性，并限制了被封装的AIE化合物的分子内转动，这导致组合物在体内的荧光和ROS产生能力增强。因此，该组合物可用于NIR成像引导的癌症手术和光动力癌症治疗。

在一个实施例中，化合物具有选自下组的骨架结构式：

其中，R₁、R₁’、R₁”和R₁”’各自独立地选自以下基团组成的组：