[发明专利]改进分子试剂光激活选择性的方法

说明书

本发明是在美国政府的支持下，依据美国能源部授予LockheedMartin能源系统联合公司的DE-AC05-84OR21400号协议书完成的。Lockheed Martin能源系统联合公司和Oak Ridge联合大学向本发明人放弃了本发明的权利。依据美国能源部授予的DE-AC05-84OR21400号协议，美国政府享有该发明的权利。

                      发明领域

本发明普遍涉及用于高度空间控制地选择性光激活一种或多种分子试剂的方法和仪器。所讲授的用于达到选择性光激活的方法运用了非线性光能的特殊性质，即以高度的空间和分子专一性激发或促进试剂从一个分子能级跃迁到另一个能级。本方法的特性适用于处理各种类型的材料，特别是在治疗人和动物疾病中有独特优势。尤其是，非线性激发方法的使用有助于用近红外到红外辐射可控地治疗性激活深部组织中的光促(photodynamic)治疗试剂，所述近红外到红外辐射比目前所用方法和辐射的吸收和散射程度都要更低。

                      发明背景

许多领域都迫切需要一种能选择性控制各种分子试剂激活的方法。在激活方面所需的改进包括增强对激活位置和深度的空间或时间控制，减少对其它共存或近旁的分子试剂或结构的不希望的激活，增强所需分子试剂相对于不需要的分子试剂的激活的优先性。已开发出了多种线性和非线性光化学和光物理学方法，以对某些这类试剂作些这类改进。然而，总的说来，这些方法的效果和实用性都不尽人意。具体地说，很需要几种改进的光激活方法，它们可用于选择性光激活各种分子治疗试剂，同时在控制这种光激活的应用中有较好效果。

多年来已知光辐射可用于探测或转化分子试剂。线性光激发作为达到分子治疗试剂半选择性激活的途径已有广泛研究。例如，Tessman等(J.W.Tessman,S.T.Isaacs和J.E.Hearst,“DNA螺旋中呋喃侧8-甲氧基补骨脂素-胸苷单加成物的光化学，转变为二加成物和吡喃酮侧单加成物”，生物化学，24(1985):1669-1676)讲到可利用特定能级的光作为获得目标分子试剂和DNA(脱氧核糖核酸)之间分子键形成的部分选择性的途径。Kennedy等(J.C.Kennedy,R.H.Pottier和D.C.Ross，“基于内源性原卟啉Ⅸ的光促治疗：基本原理和目前的临床经验”，光化学和光生物学杂志，B：生物学，6(1990)143-148)综述了用于疾病临床治疗的各种光敏感分子试剂的开发和应用进展。而且Teuchner等(K.Teuchner,A.Pfarrherr,Ⅱ.Stiel,W.Freyer和D.Lsupold的“用于通过两步激发电子态的各种新的光促治疗起始机制的诸潜在激活剂的光谱性质”，光化学和光生物学，57(1993)465-471)讲授了用光谱学性质筛选出待用的光敏试剂。然而这些试剂的效果特别是用于激活这些试剂的诸方法不象预期那样成功。例如，Young(A.R.young，“用于PUVA治疗的补骨脂素的光致癌性：在小鼠和人中的现状”，光化学和光生物学杂志，B：生物学，6(1990)237-247)提供了有力的证据说明基于光敏分子试剂线性光激发而用于普通治疗方法中的光辐射，本身能导致疾病和其它不希望的副作用。而且，主要由于在这些试剂线性吸收波段附近的波长处的入射探测辐射的光散射和吸收效应，在分子治疗试剂的线性光激发上的尝试受不能达到期望的穿透深度所困扰。实际上，几乎所有用线性光激发进行分子转化的例子都受困于基本的效果限制，原因在于周围基质对入射光辐射的不希望的吸收和散射，对探测器分子种类的激发专一性较低，并且缺乏适当的物理机制来精确控制激活的范围和深度。