[发明专利]一种苝酰亚胺衍生物与类弹性蛋白K72自组装的纳米超分子光热剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种苝酰亚胺衍生物与类弹性蛋白K72自组装的纳米超分子光热剂及其制备方法和应用，包括(1)将3,4,9,10‑苝四甲酸二酐和多巴胺反应，得式Ⅰ中间体化合物；(2)将构造好的含有K72基因片段的质粒转化到大肠杆菌感受态细胞中，并在第一培养基中扩增；将接种物转移到第二培养基中，当接种物在600nm波长处的吸光值达到0.6‑0.8时，向系统中添加额外的异丙基‑β‑D‑硫代半乳糖苷，再进行培养，得类弹性蛋白K72；(3)将甲氧基‑聚乙二醇‑羧基‑5000和类弹性蛋白K72反应；(4)对式Ⅰ中间体化合物的羟基活化，加入到(3)反应体系，自组装，得纳米超分子光热剂；本发明的纳米超分子光热剂具有良好的光热性能。

技术领域

本发明属于有机合成领域，更具体地，涉及一种苝酰亚胺衍生物与类弹性蛋白K72自组装的纳米超分子光热剂及其制备方法和应用。

背景技术

癌症是世界范围内最严重的疾病之一，多年来一直威胁着人类的生命健康。随着医学技术的发展，手术、放疗、化疗等常规临床治疗手段的疗效在一定程度上得到了提高。然而，仍然迫切需要克服这些疗法的固有局限性。特别是，尽管手术可以直接切除实体瘤，但对于已经转移的肿瘤来说，手术是无能为力的。使用放射性核素或射线(如X射线)造成电离辐射损伤以杀死癌细胞，将同时对邻近组织造成严重损害。化疗通常用于临床，但也具有较高的毒副作用，因为该方法具有高耐药率和脱靶率，并加剧患者的严重疼痛。因此，开发新的替代癌症治疗策略来解决上述问题成为研究热点。光热治疗(Photothermal therapy,PTT)是利用具有较高光热转换效率的材料，将其注射或涂抹在人体部位，利用靶向性识别技术聚集在肿瘤组织附近，并在外部光源的照射下将光能转化为热能来杀死癌细胞的一种治疗方法。研究表明，与正常细胞相比，癌细胞不耐热，当温度高于45℃时，很容易产生凋亡，因此，光热疗法被认为是新时期癌症治疗的一种有希望的策略。

苝酰亚胺属于一类典型的稠环芳烃分子，其具有强的π-π共轭体系，较高的电子亲和能力及优异的电荷传导能力，对紫外-可见光区、红外光区均有很强的吸收，并且具有优异的光化学、热和化学稳定性。苝酰亚胺衍生物易于合成且大多产物提纯简单且具有较高的产率。近几年来，苝酰亚胺衍生物在生物医学领域的应用备受瞩目，其在单分子成像、生物分子成像、金属离子检测、亚细胞结构、细胞成像及肿瘤治疗等领域显示出巨大优势，能够实现较长时间、高灵敏度、低信噪比、动态的荧光成像、检测和治疗。但是由于苝酰亚胺的特殊共轭结构使得其溶解性较差，导致该类化合物的应用发展受到了一定的限制。

有机合成是一种传统的合成药物的方法，并被广泛应用于创新药物。超分子自组装是一种普遍存在的自然现象，许多生物大分子如DNA、病毒分子和金属酶等都是通过自组装过程，形成高度组织、信息化和功能化的复杂结构。自从上个世纪五十年代DNA双螺旋结构被阐明以来，人们对生物体系中的自组织和自组装(Self-Organization and Self-Assembly)现象就有了深刻的认识。生物世界在制造生物大分子纳米材料和器件时都采用最节省能量和节约材料并且可以在原子分子水平上自我控制操纵的自组装过程。为了模拟生物界并解决生物界的一些问题，比如抗肿瘤问题，运用生命科学已有的知识来操纵原子和分子，制造纳米材料和分子器件是非常有应用前景的研究方法。另外，合成生物学旨在阐明并模拟生物合成的基本规律，设计并构建新的、具有特定生理功能的生物系统(如微生物细胞)，从而建立药物、功能材料、能源替代品等的生物制造途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种水溶性的苝酰亚胺衍生物与类弹性蛋白K72自组装的纳米超分子光热剂，该纳米超分子光热剂具有良好的光热性能，能够满足光热疗法用光热剂的需要。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种苝酰亚胺衍生物与类弹性蛋白K72自组装的纳米超分子光热剂的制备方法，该制备方法包括：

(1)在第一溶剂和第一催化剂的存在下，将3,4,9,10-苝四甲酸二酐和多巴胺进行反应，得到如式Ⅰ所示的中间体化合物；