光感應(yīng)化合物在光控治療中的應(yīng)用

武清粉， 徐 青， 張麗萍， 劉新銘， 王玉爐，李建平， 王瑾曄,

1.河南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新鄉(xiāng) 453007;

2.上海交通大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，上海 200240;

3.中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所，上海 200032

光感應(yīng)化合物在光控治療中的應(yīng)用

武清粉1,2， 徐 青2， 張麗萍1， 劉新銘3， 王玉爐1，李建平1， 王瑾曄2,3

1.河南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新鄉(xiāng) 453007;

2.上海交通大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，上海 200240;

3.中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所，上海 200032

綜述了光感應(yīng)化合物在以光為手段治療疾病方面的研究和應(yīng)用。介紹了光動力治療及卟啉類和酞菁類化合物在光動力治療中的應(yīng)用現(xiàn)狀，討論了光動力作用中活性氧的產(chǎn)生機(jī)理，著重介紹了含偶氮苯基團(tuán)的光感應(yīng)化合物和含其它光感應(yīng)材料的脂質(zhì)體在光控治療中的應(yīng)用和發(fā)展，闡述了光化學(xué)內(nèi)化的研究進(jìn)展，并展望了光感應(yīng)脂質(zhì)體在光控治療中潛在的應(yīng)用價(jià)值。

光動力治療；光感應(yīng)化合物；活性氧；脂質(zhì)體；光化學(xué)內(nèi)化

引 言

光感應(yīng)化合物 (photosensitive compound)是一類特殊化合物，在其分子中含有能夠?qū)ν饨绻獯碳?(如紫外、近紅外、雙光子等)做出快速響應(yīng)的光敏感基元，這些基元在適當(dāng)?shù)墓獠ㄗ饔孟聲l(fā)生相應(yīng)的物理化學(xué)性質(zhì)變化。光動力治療 (photodynamic therapy，PDT)亦稱光輻射療法 (photoradiation therapy，PRT)或光化學(xué)療法 (photochemo therapy，PCT)[1]，是通過光輻射破壞吸收了光敏劑后的惡性組織、治療癌癥的一種光化學(xué)療法。在光敏劑輔助的光動力治療方法中，能吸收光子并將能量傳遞給其他不吸收光子的分子，引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)、破壞病變細(xì)胞的化合物稱為光敏劑 (photosensitizer)。光敏劑對腫瘤組織的親和性一般要高于正常組織，且必須受到特定波長和強(qiáng)度的光照射才能起效。

目前，PDT已被世界多國政府批準(zhǔn)應(yīng)用于消化道、呼吸道和體表等腫瘤的治療，具有療效確切、治療選擇性高和損傷少等優(yōu)點(diǎn)[2]。在進(jìn)行PDT時，病人攝取無毒或低毒光敏劑，光敏劑會選擇性地富集于病灶區(qū)，然后用一定波長的光照射病灶區(qū)，光敏劑吸收光能后轉(zhuǎn)變成高反應(yīng)活性的活性物質(zhì)，在氧的參與下與病變組織中的生物分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而將癌細(xì)胞殺死[3]。光療效果與氧密切相關(guān)，許多研究表明，大多數(shù)光敏劑的光療效果取決于單重態(tài)氧[4]。然而，其他活性物質(zhì)，如超氧陰離子自由基、羥基自由基等也參與了光動力損傷的某些過程[5]。

卟啉類及酞菁類化合物

目前臨床使用較多的光敏劑為血卟啉衍生物 (hematoporphyrin derivatives，HPD)或其它卟啉類藥，它們具有四吡咯基結(jié)構(gòu)，是PDT的核心物質(zhì)。卟啉之所以能診斷和治療癌癥是由于其具有某些引人注目的性質(zhì)：1)對迅速增殖的細(xì)胞起優(yōu)先積聚作用，即對癌細(xì)胞有定位作用；2)當(dāng)適當(dāng)波長的光照射時能產(chǎn)生可見熒光，并能釋放出單重態(tài)氧而對癌細(xì)胞起光氧化作用。

血卟啉單甲醚 (hematoporyrin monomethyl ether，HMME)是我國自主研制開發(fā)的新型光敏劑，化學(xué)名稱為3-(或8-)(1-甲氧基乙基)-8-(或-3-)(1-羥乙基)-次卟啉IX，或血卟啉3-或8-單甲醚，是兩種互為位置異構(gòu)體的單體卟啉的異構(gòu)體混合物，其化學(xué)組成穩(wěn)定，具有避光時間短、單重態(tài)氧產(chǎn)量高、吸收波長較長、引起正常組織光毒反應(yīng)的卟啉相對含量低等優(yōu)點(diǎn)。HMME已經(jīng)應(yīng)用于臨床一些疾病的治療。陳光霞等[6]研究了HMME-PDT對骨髓基質(zhì)細(xì)胞及K562白血病細(xì)胞的殺傷效應(yīng)，結(jié)果表明，HMME-PDT可以選擇性殺傷白血病細(xì)胞，有望成為安全有效的白血病骨髓凈化藥物。

HMME親水性不強(qiáng)，在水中易團(tuán)聚，影響了其生物利用率和對光的吸收；而且在表皮的殘留會引起強(qiáng)光作用下皮膚過敏的副作用，所以通常治療之后需避光一段時間。張慧芳等[7]嘗試通過采用高分子聚合物為載體材料制備含HMME的微納米粒子系統(tǒng)，來解決上述問題，以提高其腫瘤光動力治療的靶向性。用側(cè)基含羧基的聚-L-丙交酯-co-3-羧甲基-嗎啉-2,5-二酮的兩親性共聚物為載體，采用改進(jìn)的溶劑揮發(fā)法制備含HMME的微納米粒子。以HMME與聚合物的混合物為對照，對比微納米粒子的熒光激發(fā)光譜圖可以看出，微納米粒子的熒光激發(fā)波位置基本不變，分別在602及621 nm附近出現(xiàn)一大一小兩個峰，所不同的只是熒光強(qiáng)度。通過激光閃光光解測得HMME和微納米粒子的三線態(tài)吸收及壽命光譜圖，將二者對比可以看出，相同濃度下，HMME的三線態(tài)吸收強(qiáng)一些，而且在450 nm波長照射下，包有HMME的微納米粒子的三線態(tài)壽命隨著HMME濃度的增加而增加，這表明該體系能夠形成三線態(tài)激發(fā)，并進(jìn)一步產(chǎn)生單線態(tài)氧，從而為達(dá)到光敏劑的光治療效果提供可能。

雖然目前卟啉類光敏劑在臨床上應(yīng)用很廣，但也存在著缺點(diǎn)，主要是其最大吸收波長不在對人體組織透過率較佳的紅光區(qū)，故藥效不夠理想，且皮膚光毒性大[8]，使其臨床應(yīng)用受到限制。因此開發(fā)新型的高效抗癌光敏劑一直是國內(nèi)外PDT研究的熱點(diǎn)。理想的光敏劑應(yīng)具有以下特性：1)腫瘤選擇性攝取率高，而且易于代謝；2)最大吸收波長應(yīng)位于穿透組織能力強(qiáng)的紅光區(qū)；3)在紅光激發(fā)下三重態(tài)量子產(chǎn)率高，壽命長；4)對自然光吸收弱，對皮膚的光毒性?。?)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，低毒[9]。酞菁基本上符合上述要求，因此是較為理想的光敏劑。

酞菁類光敏劑的可溶性和聚集性質(zhì)對其生物活性、在體內(nèi)的分布狀況及單重態(tài)氧的產(chǎn)率有很大影響[10]。由于親脂性酞菁難于代謝，可能導(dǎo)致皮膚的光中毒[11]，大多數(shù)研究者傾向于合成水溶性酞菁，例如磺基、羧基、膦基類取代酞菁等[12～16]。2000年，Maria等[10]合成了含8個陽離子的水溶性酞菁并證實(shí)了這8個正電荷可以阻止酞菁的聚集，這標(biāo)志著用于光動力治療的陽離子水溶性酞菁的研究向前邁進(jìn)了一大步。同時，由于正電性的光敏劑可直接作用于線粒體[17]，這對癌癥的治療很有幫助。除了正電性酞菁外，還有的研究小組致力于合成兩親性酞菁，即既含親水基團(tuán)又含親脂基團(tuán)的酞菁，這類酞菁可提高癌變組織的選擇性[18]。黃金陵等[19]合成了二磺基二鄰苯二甲酰亞胺甲基酞菁鋅，并對其在體抗腫瘤活性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其抗癌活性較高，他們認(rèn)為在這個分子的平面大環(huán)周邊上，親水基團(tuán)和親脂基團(tuán)的比例為2∶2，而且該分子特殊的兩親性結(jié)構(gòu)使其穿過癌細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞的能力增強(qiáng)。

最近，人們發(fā)現(xiàn)萘酞菁有較好的光物理性質(zhì)，使萘酞菁類光敏劑在光動力治療界引起了注意[20,21]。萘酞菁在750～780 nm處有非常強(qiáng)的吸收，比其在630 nm處的吸收多了近一倍。Wohrle等[22,23]早在1993和1994年已對萘酞菁進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)取代基為NHCOCH3、OCH3、H和NH2的萘酞菁的光敏活性依次降低。因此他們合成了一系列新的萘酞菁胺化物[24,25]，這些胺化物具有不同的分子間作用力、不同的親脂性能和不同的分子大小。他們還研究了其作用于患有Lewis肺癌的小鼠后的藥代動力學(xué)和光動力學(xué)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，胺化后的萘酞菁有較好的腫瘤定位性，能較快地從皮膚清除 (注入后72 h)，在較低濃度時就有較高的光毒性以及胞內(nèi)定位性。

光動力作用所產(chǎn)生的活性氧

有很多文獻(xiàn)報(bào)道了光動力治療在組織、細(xì)胞水平活性氧 (reactive oxygen species，ROS)產(chǎn)生中的作用。Chekulayeva等[26～28]用艾氏腹水癌 (Ehrlich ascites carcinoma，EAC)細(xì)胞研究了負(fù)載血卟啉衍生物 (hematoporphyrin derivative，HPD)降解過程中活性氧的作用。EAC細(xì)胞通過HPD的光敏作用產(chǎn)生大量的H2O2、過氧化物 (O2-)和羥基自由基，這些ROS參與PDT過程中HPD的光漂白作用，其中羥基自由基是HPD在惡性腫瘤中光漂白的主要氧化劑。HPD還以蛋白質(zhì)過氧化物 (protein peroxides，PPO)的形式氧化細(xì)胞蛋白。PPO被認(rèn)為是ROS的一種新形式。研究表明，PPO也參與了HPD的光漂白。研究表明ROS參與了PDT中HPD的抗癌過程[27]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還顯示，H2O2、超氧化物和羥基自由基參與了HPD在腫瘤細(xì)胞中的光毒作用[28]。將艾氏腹水癌細(xì)胞在無血清的介質(zhì)中負(fù)載HPD并用630 nm紅光在不同溫度下照射，其細(xì)胞毒性用臺盼藍(lán)釋放試驗(yàn)來測定。研究表明，加熱刺激產(chǎn)生了H2O2、超氧化物和羥基自由基等活性氧，同時增強(qiáng)了HPD-PDT的抗腫瘤效應(yīng)。

李曉松等[29]初步研究了HMME所介導(dǎo)的光動力反應(yīng)過程中，人臍帶靜脈內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生情況。HMME-PDT組的熒光在光照后，由于產(chǎn)生大量的活性氧物質(zhì)，熒光淬滅迅速，并且HMME-PDT組的熒光集中于細(xì)胞質(zhì)核周區(qū)域。他們分析可能是細(xì)胞質(zhì)核周區(qū)域的微環(huán)境影響了HMME光化學(xué)反應(yīng)速率所導(dǎo)致的，該區(qū)域有可能是HMME介導(dǎo)的光動力反應(yīng)早期損傷的靶點(diǎn)。

由于酞菁類化合物脂溶性很強(qiáng)，因而通常與金屬離子相連，以免因脂溶性過大而產(chǎn)生溶解問題[30]，與其配位的原子有鋁、鋅 、硅等，這就保證了單重態(tài)氧的順利產(chǎn)生，且中心原子對三重態(tài)光敏劑量子產(chǎn)率起著關(guān)鍵性作用。前人曾經(jīng)對酞菁類配合物的光氧化性質(zhì)進(jìn)行了研究，但對萘酞菁配合物的光氧化性質(zhì)文獻(xiàn)報(bào)道甚少。硅離子具有反磁性、閉殼層電子結(jié)構(gòu)，其萘酞菁配合物具有較高的三重態(tài)量子產(chǎn)率[31]，因此激發(fā)三重態(tài)壽命就是表征萘酞菁硅配合物光敏性質(zhì)的重要因素。2005年，牛曉宇等[32]以軸向配位的萘酞菁硅配合物NcSiR2作為敏化劑，研究了其激發(fā)態(tài)性質(zhì)和產(chǎn)生單重態(tài)氧的能力。他們分別研究了NcSiCl2、NcSi(OH)2、NcSi(OCH3)2、NcSi(OC2H5)2、NcSi(OC3H7)2、NcSi(OC4H9)2萘酞菁硅配合物。隨著軸向配位基從Cl、OH、OCH3到OC4H9，推電子能力逐漸增強(qiáng)，激發(fā)的三重態(tài)光敏劑的壽命逐漸縮短，產(chǎn)生單重態(tài)氧的能力也有所下降。

Kolarova等人[33]報(bào)道了一種很有潛力的光敏劑ClAlPcS2(chloroaluminum phthalocyanine disulfonate)在G361黑色瘤細(xì)胞中ROS的產(chǎn)生情況，并用超聲法來輔助光動力的療效。用熒光顯微鏡測定活性氧的產(chǎn)量，發(fā)現(xiàn)ClAlPcS2在G361黑色瘤細(xì)胞中產(chǎn)生的ROS與光敏劑的濃度、光照強(qiáng)度和超聲強(qiáng)度有關(guān)。當(dāng)用15 J/cm2的光照射，并用強(qiáng)度為2 W/cm2、頻率為1 MHz的超聲處理100 μmol/L ClAlPcS2時，產(chǎn)生的ROS量最高。

早在1991年，Argobast等[34]報(bào)道了C60可高產(chǎn)量地產(chǎn)生單重態(tài)氧，對生命體系具有很強(qiáng)的光學(xué)損傷，之后人們開始關(guān)注納米粒子在PDT中的應(yīng)用[35]。Shi等[36]報(bào)到了一種水溶性的CdTe-TSPP〔meso-tetra(4-sulfonatophenyl)porphinedihy drochloride〕納米復(fù)合物，能定量地產(chǎn)生單重態(tài)氧，用于PDT。在2010年的NSTI-Nanotech會議上，Huarac等[37]報(bào)道了一種多功能的Fe3O4/ZnO核-殼結(jié)構(gòu)的納米粒子，并闡述了其在PDT治療中的應(yīng)用潛力：由ZnO產(chǎn)生的ROS有助于殺死癌細(xì)胞，用DPBF(1,3-diphenylisobenzofuran)作為單重態(tài)氧的淬滅劑，可證實(shí)紫外線照射可產(chǎn)生單重態(tài)氧，其產(chǎn)量可達(dá)28%。

Anti-microbial photodynamic therapy(APDT)[38]是基于光動力療法的概念，利用光敏劑對細(xì)菌的優(yōu)先聚集特性，在適當(dāng)波長的低劑量可見光激發(fā)下，光敏劑吸收能量，產(chǎn)生單重態(tài)氧、自由基等活性氧物質(zhì)，活性氧通過氧化作用殺傷靶細(xì)胞，而不傷害周圍組織和細(xì)胞。APDT法已經(jīng)被證明能在體外有效殺滅細(xì)菌、酵母菌、病毒等[39]，是一項(xiàng)值得推廣的、安全有效的新療法，特別是隨著細(xì)菌耐藥性的出現(xiàn)，這種方法將在細(xì)菌、病毒、微小寄生蟲等微生物的滅活作用領(lǐng)域越來越受到關(guān)注。2008年，金花等[40]報(bào)道了HMME在微生物方面的光動力研究。通過AFM的超微圖像觀察HMME與細(xì)菌的作用。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，HMME選擇性地滯留于細(xì)菌細(xì)胞壁和細(xì)胞膜上，激光照射時產(chǎn)生單重態(tài)氧和其它活性氧直接損傷細(xì)菌細(xì)胞壁及膜系統(tǒng)，導(dǎo)致細(xì)菌死亡。當(dāng)HMME濃度為50 μg/mL、可見光 (200 mW/cm2)照射30 min時，90%以上的金黃色葡萄球菌 (staphylococcus aureus)能被殺死。同等條件下，無論光照還是無光照，HMME對大腸桿菌無明顯的殺傷作用。HMME對革蘭氏陽性菌G+有明顯的光失活效應(yīng)，而對革蘭氏陰性菌G-效果不明顯，可能是由于革蘭氏陰性菌復(fù)雜的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)屏蔽了HMME與細(xì)胞膜的結(jié)合，從而降低了其殺傷作用，這就再次證明HMME對細(xì)胞的攻擊位點(diǎn)主要是細(xì)胞膜，他們的研究為光敏劑對細(xì)菌的光動力損傷作用機(jī)制的可視化提供了依據(jù)。

其它光感應(yīng)化合物

含偶氮苯基團(tuán)的光感應(yīng)化合物

1861年，曼恩首次利用重氮偶合反應(yīng)合成出第一個芳香族偶氮化合物。隨后的100多年來，芳香族偶氮化合物得到人們高度重視和深入研究，在紡織、食品添加劑、彩色液晶顯示、彩色攝影膠片和高分子染料等方面已得到廣泛應(yīng)用。含有偶氮基團(tuán) (-N=N-)的化合物在特定波長的光引發(fā)下能發(fā)生E構(gòu)型向Z構(gòu)型的轉(zhuǎn)變，而在熱或另一波長的光引發(fā)下構(gòu)型又會發(fā)生可逆變化[41]。近年來，偶氮苯順-反異構(gòu)化作為功能性光感應(yīng)材料的重要反應(yīng)之一，在材料科學(xué)及生物醫(yī)學(xué)諸多領(lǐng)域中都受到了廣泛關(guān)注[42～44]。例如，將偶氮基團(tuán)引入枝狀化合物，利用其可逆的光致異構(gòu)及可控性好的特點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)分子水平上的“開”和“關(guān)”過程[45～48]。

劉勝等[49]將含有偶氮苯的肽核酸 (peptide nucleic acid，PNA)單體插入到肽核酸寡聚體中，然后通過光照來改變PNAs的構(gòu)象，以此來調(diào)節(jié)和控制PNAs/DNA雜交體的結(jié)構(gòu)，通過雜交體構(gòu)象的改變來研究電子在電極表面?zhèn)鬏斶^程中雜交體結(jié)構(gòu)變化對電子傳輸?shù)挠绊?。他們將自己?shí)驗(yàn)室合成的含有偶氮苯單體的肽核酸寡聚體 (NH2-TNT4,N-PNAs)組裝到金電極表面，然后利用電化學(xué)循環(huán)伏安法、電化學(xué)阻抗譜和示差脈沖伏安法，對N-PNAs(參見圖1)自組裝膜和N-PNAs/DNA雜交體在紫外光照射下的電化學(xué)行為進(jìn)行了研究，并且對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行了深入的分析和討論。由于PNAs中含有可以發(fā)生順反異構(gòu)的偶氮苯，利用紫外光對雜交體系進(jìn)行照射后，發(fā)現(xiàn)偶氮苯由穩(wěn)定的反式構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)轫樖綐?gòu)象，從而破壞PNAs/DNA雜交雙鏈體的部分結(jié)構(gòu)，致使雜交雙鏈體傳輸電子能力降低，引起電極表面的位阻加大，使電子在溶液和電極表面的傳輸能力進(jìn)一步降低。該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在肽核酸寡聚體中插入偶氮苯單體，確實(shí)可以通過紫外光照射來控制與DNA的雜交行為。

王廣等[50]報(bào)道了含偶氮苯的兩嵌段聚合物及其在溶劑中形成的膠囊，通過紫外-可見光的照射能夠可逆地控制膠囊的形成和裂解。這是由于偶氮苯基團(tuán)在紫外-可見光的照射下能夠發(fā)生可逆的順式和反式異構(gòu)化，從而引起膠囊的裂解和重新形成。之后他們又連續(xù)報(bào)道了將偶氮苯基團(tuán)引入到2-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸鹽 (bis(2-ethylhexyl)sodium sulfosuccinate，AOT)分子中，修飾后的AOT分子在溶劑中的膠囊形成和裂解也能夠通過紫外-可見光的照射進(jìn)行可逆的控制，從而使其比AOT具有更廣泛的應(yīng)用。當(dāng)用強(qiáng)度為8 mW/cm2的紫外光照射后，化合物azo-AOT(參見圖2)中的偶氮苯基團(tuán)的反式結(jié)構(gòu)在360 nm(π-π*躍遷)的吸收迅速減弱，同時它的順式結(jié)構(gòu)在450 nm(n-π*躍遷)的吸收明顯增強(qiáng)。這說明在紫外光的作用下，偶氮苯的結(jié)構(gòu)易于從反式轉(zhuǎn)變?yōu)轫樖?。用紫外光照?0 s后，偶氮苯基本上全部從反式轉(zhuǎn)變?yōu)轫樖健Ｗ贤庹丈浜?，再用相同?qiáng)度的可見光照射30 s后，偶氮苯在360 nm的吸收峰幾乎恢復(fù)到紫外光照射前的相同強(qiáng)度。這表明偶氮苯又從順式結(jié)構(gòu)恢復(fù)到反式結(jié)構(gòu)。從該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，王廣等所合成的azo-AOT中的偶氮苯基團(tuán)的順反式結(jié)構(gòu)易于用紫外-可見光來控制。因此他們推斷，可以采用紫外-可見光來控制化合物azo-AOT在溶劑中膠囊的形成和裂解。

圖1 含有偶氮苯的肽核酸(N-PNAs)的分子結(jié)構(gòu)Fig.1 The molecular structure of N-PNAs

圖2 含有偶氮苯的2-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸鹽(azo-AOT)的分子結(jié)構(gòu)Fig.2 The molecular structure of azo-AOT

Lu等[51]用光活化的介孔結(jié)構(gòu)硅膠 (light-activated mesostructured silica，LAMS)納米顆粒，通過光控運(yùn)送釋放抗癌藥物到活細(xì)胞。該納米顆粒被偶氮苯分子功能化，只能通過特定的波長激活推進(jìn)器，才能在細(xì)胞內(nèi)部釋放發(fā)光染料和抗癌藥物。人類細(xì)胞株P(guān)ANC-1的共聚焦照片顯示，只有當(dāng)推進(jìn)器的偶氮苯基團(tuán)受光活化后，才會將碘化吡啶PI從LAMS中釋放出來，并著色到細(xì)胞核上。當(dāng)細(xì)胞受能量為0.2 W/cm2、波長為413 nm的光照射大約5 min后，細(xì)胞核呈現(xiàn)紅色；但是細(xì)胞在黑暗中不著色。當(dāng)細(xì)胞用約0.1 W/cm2的光照射后，細(xì)胞核的紅色會變?nèi)跻恍?；再?.01 W/cm2的光照射，細(xì)胞也不會著色，因?yàn)檫@個強(qiáng)度的光照不足以活化推進(jìn)器釋放PI。當(dāng)細(xì)胞受到676 nm、強(qiáng)度為0.2 W/cm2的光照時，細(xì)胞并不著色，因?yàn)橥七M(jìn)器并不吸收該波長。這個結(jié)果證明，推進(jìn)器的操作可以受光強(qiáng)度、光照時間和特定波長的調(diào)節(jié)，這些可控因素直接影響從孔中釋放的內(nèi)容物。釋放的藥物數(shù)量可以通過光強(qiáng)度和光照時間來控制。

李進(jìn)都等[52]用原子力顯微鏡研究了包含偶氮苯的肽核酸 (PNA)與金納米顆粒標(biāo)記的DNA的雜交情況。PNA寡聚體通過t-Boc在Merrfield樹脂上合成，然后將其組裝在硅片表面，最后與用15 nm的金納米顆粒標(biāo)記的靶DNA雜交，并通過原子力顯微鏡進(jìn)行檢測。他們的實(shí)驗(yàn)表明，包含偶氮苯單元的PNA寡聚體和PNA一樣，都能與互補(bǔ)的靶DNA雜交，并且偶氮苯單元在PNA中的位置并不能顯著地影響雜交，但是偶氮苯的順反異構(gòu)卻會影響雜交。

含偶氮苯基團(tuán)的光感應(yīng)脂質(zhì)體

脂質(zhì)體用做藥物載體，具有諸多優(yōu)點(diǎn)：可體內(nèi)降解、無毒性、無免疫原性；既能包封脂溶性藥物，又能包封水溶性藥物；能有效保護(hù)被包封藥物，提高生物利用度；使藥物具有靶向作用；降低藥物的毒副作用；具有緩控釋作用，適合多途徑給藥等?，F(xiàn)已被廣泛用作藥物載體，應(yīng)用于許多疾病的治療中。經(jīng)過刺激感應(yīng)型材料修飾的新型脂質(zhì)體可進(jìn)一步提高脂質(zhì)體制劑的靶向性、可控性及其它特殊功能。目前研究的主要有長循環(huán)脂質(zhì)體、免疫脂質(zhì)體、溫度敏感脂質(zhì)體、pH敏感脂質(zhì)體、磁性脂質(zhì)體、光感應(yīng) (亦稱光敏感)脂質(zhì)體等。其中，光感應(yīng)脂質(zhì)體相比其它刺激感應(yīng)型脂質(zhì)體有更為吸引人的地方，如有更多可調(diào)參數(shù) (波長、持續(xù)時間、強(qiáng)度等)用于針對藥物特性設(shè)計(jì)相應(yīng)的藥物釋放體系。光感應(yīng)脂質(zhì)體是由光感應(yīng)材料與磷脂混合后制備形成的一種脂質(zhì)體，可內(nèi)包藥物，用外來光源誘導(dǎo)脂質(zhì)體組分中的光感應(yīng)材料發(fā)生結(jié)構(gòu)上的變化，從而控制其內(nèi)包藥物的釋放。將脂質(zhì)體和光動力治療結(jié)合起來，可能會形成一種協(xié)同治療，即用脂質(zhì)體將治療制劑運(yùn)輸?shù)讲≡顓^(qū)，然后光控釋放藥物，從而提高治療效率和可控性。

我們實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)合成了一系列新型偶氮苯-膽固醇衍生物作為光控開關(guān)，用于智能化光控藥物釋放系統(tǒng)，以期能夠定點(diǎn)、定時、定量地釋放藥物，達(dá)到防止藥物失活、減少副作用、提高藥效的目的。

我們首先檢測了合成的目標(biāo)化合物在溶液中的光致異構(gòu)效應(yīng)，在紫外燈照射下，目標(biāo)化合物能夠很好地由熱力學(xué)穩(wěn)定的反式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)不穩(wěn)定的順式結(jié)構(gòu)，而且異構(gòu)率在90%以上。然后用探頭式間歇超聲法將目標(biāo)化合物和蛋黃卵磷脂多層脂質(zhì)體的懸濁液制備成光感應(yīng)脂質(zhì)體，證明目標(biāo)化合物在組入脂質(zhì)體后還能有效地實(shí)現(xiàn)順反異構(gòu) (異構(gòu)率65%)。我們用間歇性 (每4 h照射5 min)的UV照射AB lipid(參見圖3)以保持順式異構(gòu)式構(gòu)型，然后研究光控鈣黃綠素釋放動力學(xué)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鈣黃綠素的釋放呈兩相，剛開始是突釋階段，接著是一個恒速釋放 (零級釋放)階段。當(dāng)50%的AB lipid被組入蛋黃卵磷脂時，35%的鈣黃綠素釋放出來，光控釋放速率隨著鈣黃綠素在AB lipid脂質(zhì)體中的摩爾比的增加而增加。并且，當(dāng)AB lipid越能持久地保持順式異構(gòu)體，就有越多的鈣黃綠素從脂質(zhì)體中釋放。該藥物控制釋放體系中，藥物滲漏率很小，而且在光照射下釋放速率和釋放量能得到很好的控制。實(shí)驗(yàn)證明我們設(shè)計(jì)、合成的光感應(yīng)化合物，能與磷脂組成脂質(zhì)體，從而實(shí)現(xiàn)體外智能化光控釋放[53,54]。

圖3 含有偶氮苯的脂質(zhì) (AB lipid)的分子結(jié)構(gòu)Fig.3 The molecular structure of AB lipid

含其它光感應(yīng)材料的脂質(zhì)體

Lindsey等[55]報(bào)道了一種由80%DOPC(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine)和20%DOTAP(1,2-dioleoyl-3-trimethy-lammonium-propane)組成的內(nèi)包熒光蛋白分子和金粒子的納米脂質(zhì)體，是一種可進(jìn)行光控釋放的新體系。納米脂質(zhì)體在激光脈沖照射下，周圍會產(chǎn)生電漿納米氣泡，該氣泡會破壞脂質(zhì)體的膜，從而釋放內(nèi)含物-熒光蛋白，釋藥效果可通過改變氣泡的壽命和大小來調(diào)整。這種電漿納米氣泡誘導(dǎo)的釋放是一種機(jī)械非熱能過程，能在毫秒內(nèi)完成釋放且不破壞內(nèi)含物。

Lauri等[56]研究了由DSPC(distearoylphosphatidylcholine)和DPPC(dipalmitoylphosphatidylcholine)組成的內(nèi)嵌金的光感應(yīng)脂質(zhì)體在細(xì)胞里的光致釋放功能和機(jī)制。將脂質(zhì)體內(nèi)化到ARPE-19細(xì)胞后，觀察到親水性熒光探針鈣黃綠素在脂質(zhì)體里發(fā)生光致釋放。內(nèi)嵌金的光感應(yīng)脂質(zhì)體在紫外光的照射下，金納米粒子吸收光能轉(zhuǎn)化為熱，使脂質(zhì)體發(fā)生相變，導(dǎo)致脂質(zhì)體內(nèi)包物的釋放。

Zhang等[57]合成了能發(fā)生光裂解的dioleoylphosphatidylethanolamine(DOPE)的衍生物(稱為NVOC-DOPE)。用500 W汞燈照射包含有鈣黃綠素的大單室脂質(zhì)體 〔該脂質(zhì)體由EPE(egg phosphatidylethanolamine)和NVOC-DOPE組成，其摩爾比為1∶1〕，能誘導(dǎo)所有鈣黃綠素的快速完全釋放。

Nathan等人[58,59]報(bào)道了一種脂質(zhì)體級聯(lián)引發(fā)的技術(shù)，即利用一種脂質(zhì)體的光致氧化來釋放內(nèi)包物并激活酶，然后破壞另一種脂質(zhì)體的環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)其光致釋放內(nèi)包物。他們研究發(fā)現(xiàn)，利用DPPlsCho(1,2-dihexadec-1'-enyl-sn-glycero-3-phosphocholine)脂質(zhì)體的光致氧化來釋放內(nèi)包物Ca2+激活囊泡的磷脂酶A2，可促進(jìn)DPPC脂質(zhì)體的催化水解并誘導(dǎo)其內(nèi)包物鈣黃綠素的釋放。

Namiki等[60]研制了一種親脂性光感應(yīng)脂質(zhì)體PSSL(photosensitive stealth liposome)，即在磷脂雙分子層膜含有親脂性的光敏劑 Ce6-Na，將其用于胃癌細(xì)胞的光動力治療中。他們研究發(fā)現(xiàn)，PSSL可完全破壞動物模型的所有腫瘤，且腫瘤復(fù)發(fā)率達(dá)到最低(1.5±0.9)%；有望用于胃癌的光動力學(xué)治療中。

光化學(xué)內(nèi)化

光化學(xué)內(nèi)化 (photochemical internalization，PCI)的基本原理和PDT相同，所不同的只是PCI中的光敏劑被固定在靶向細(xì)胞的內(nèi)吞囊泡里，光激活后，首先是光化學(xué)誘導(dǎo)內(nèi)吞囊泡的破裂，然后釋放內(nèi)吞治療劑。另外，用于PCT中的光敏劑是兩親性分子，被細(xì)胞內(nèi)吞后主要位于內(nèi)吞囊泡的細(xì)胞膜。PCI不僅可以很好地反映PDT的細(xì)胞毒性、血管和免疫刺激的效應(yīng)，而且可以誘導(dǎo)藥物的定點(diǎn)釋放，被稱為“強(qiáng)化的PDT”，可作為癌癥手術(shù)的輔助治療手段。

至今已有多篇關(guān)于光化學(xué)內(nèi)化方面的研究報(bào)道和文獻(xiàn)綜述[61～67]。圖4詳細(xì)介紹了溶酶體的光化學(xué)內(nèi)化釋放療法過程[64]：首先，兩親光敏劑在藥物之前被輸送或/和藥物一起被輸送；接著，光敏劑結(jié)合到質(zhì)膜上，并和藥物或基因通過內(nèi)吞方式被攝入。為了增加攝入，這些藥物通常結(jié)合到靶向基團(tuán) (如抗體或生長因子)上。光敏劑和藥物共同位于溶酶體內(nèi)腔里。由于光敏劑是部分親水和部分疏水的，因此會位于溶酶體的膜上，而藥物通常是親水性的，會留在溶酶體的腔體里；在沒有光照射時，這些藥物或基因最終會被酸性顆粒的酶水解掉；以PCI的方式，光敏劑被光激活后會產(chǎn)生活性氧 (主要是單重態(tài)氧)，使細(xì)胞膜氧化而破裂，導(dǎo)致藥物釋放并與細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核的靶向位點(diǎn)相互作用。

Norum等人[63～65]研究了博來霉素 (bleomycin，BLM)的PCI和PDT對外科手術(shù)后腫瘤的再生時間間隔的影響。結(jié)果表明：BLM的PCI能抑制術(shù)后剩余的纖維肉瘤細(xì)胞的生長，而PDT則不能；腫瘤周圍BLM的有效釋放說明PCI比PDT更能有效誘導(dǎo)內(nèi)吞治療劑的釋放；PCI可進(jìn)行包括細(xì)胞毒性靶向結(jié)合治療、化療、siRNA、納米藥物和基因的療法；除此之外，PCI還能通過運(yùn)送不同的RNA/DNA到靶向細(xì)胞的細(xì)胞核，從而達(dá)到基因治療和增強(qiáng)納米粒子輸送的目的。PCI表現(xiàn)出強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)，預(yù)示著其顯著的臨床應(yīng)用潛力。

圖4 溶酶體的光化學(xué)內(nèi)化釋放療法過程[4]①兩親光敏劑在藥物之前被輸送或/和藥物一起被輸送；②光敏劑結(jié)合到質(zhì)膜上，并和藥物或基因通過內(nèi)吞方式被攝入；③在沒有光照射時，這些藥物或基因最終會被酸性顆粒的酶水解掉；④以PCI的方式，被光激活的光敏劑會產(chǎn)生活性氧（主要是單重態(tài)氧），使細(xì)胞膜氧化而破裂，導(dǎo)致藥物釋放并與細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核的靶向位點(diǎn)相互作用Fig.4 Endolysosomalescapeoftherapeuticsbyphotochemicalinternalization[4] ①Anamphiphilic photosensitizeris either given(i.v.)together or before administration of the drug or gene(i.v.or intratumorally)to be delivered;②The photosensitizer binds to the plasma membrane and taken up together with the drug or gene by endocytosis;③Without light exposure,the sequestered drugs or genes will eventually be hydrolyzed by the enzymes of the acidic vesicles;④With PCI,a light-activation of the photosensitizer induces production of ROS(mainly singlet oxygen),which finally oxidizes the membranes leading to rupture and a subsequent release of the therapeutics so that they may interact with their biological targets in the cytosol or nucleus

結(jié)語與展望

綜上所述，光感應(yīng)化合物在以光為手段治療疾病方面的研究是令人鼓舞的，近些年來，在光控治療中的研究及應(yīng)用也得到了一定發(fā)展。其中，光動力療法 (PDT)以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，目前已成為世界腫瘤防治科學(xué)中最活躍的研究領(lǐng)域之一，倍受人們關(guān)注的卟啉類和酞菁類化合物，有望成為治療癌癥的藥物。然而，在PDT領(lǐng)域中還有很多地方有待進(jìn)一步研究，比如：1)作為影響 PDT治療效果重要因素的光敏劑在細(xì)胞內(nèi)的定位問題，因?yàn)檫@不僅決定了光敏劑能否聚集在癌變細(xì)胞內(nèi)，而且對于人們理解細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的光動力過程，以便更好地利用光動力治療也很有幫助；2)光敏劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與PDT效能關(guān)系的研究，早期工作中人們多集中在研究光敏劑的動力學(xué)性質(zhì)，如熒光的淬滅等，而光敏劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)卻是影響其光生物活性和光動力性質(zhì)的重要因素；3)各類光敏劑的某些副作用，如光毒性，以及如何降低這些副作用等。另外，如何將功能更強(qiáng)大的光化學(xué)內(nèi)化 (PCI)和PDT聯(lián)合應(yīng)用到癌癥治療中，也需要做進(jìn)一步的研究。

將光感應(yīng)脂質(zhì)體和光動力治療結(jié)合起來，可能會形成一種協(xié)同治療，利用可體內(nèi)降解、無毒性、無免疫原性的脂質(zhì)體將治療制劑運(yùn)輸?shù)讲≡顓^(qū)，然后光控釋放藥物，既可提高治療效率又具可控性。我們實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)合成的新型偶氮苯-膽固醇衍生物用于智能化光控藥物釋放系統(tǒng)，有望能夠定點(diǎn)、定時、定量地釋放藥物，達(dá)到防止藥物失活、減少副作用、提高藥效的目的，在光控治療中具有很好的應(yīng)用前景。

1. 李立,富永明,董齊.光動力療法治療現(xiàn)狀.中國誤診學(xué)雜志,2005,5(3):439～440 Li L,Fu YM,Dong Q.Treatment status of photodynamic therapy.Chin J Misdiag,2005,5(3):439～440

2.Castano AP,Mroz P,Hamblin MR.Photodynamic therapy and anti-tumour immunity.Nat Rev Cancer,2006,6:535～545

3.Oleinick NL,Morris RL,Belichenko I.The role of apoptosis in response to photodynamic therapy:what,where,why,and how.Photochem Photobiol Sci,2002,1:1～21

4. Moan J. Properties foroptimalPDT sensitizers. J Photochem Photobiol B:Biol,1990,5:521～524

5.Athar M,Craig A,Elmets,David R,Bickers,Mukhtar H.A novel mechanism for the generation of superoxide anions in hematoporphyrin derivative-mediated cutaneous photosensitization.J Clin Invest,1989,83:1137～1143

6. 陳虹霞,顧瑛,劉凡光,曾晶.血卟啉單甲醚-PDT對骨髓基質(zhì)細(xì)胞及K562白血病細(xì)胞殺傷效應(yīng)的初步研究.中國激光醫(yī)學(xué)雜志,2005,14(4):268 Chen HX,Gu Y,Liu FG,Zeng J.A preliminary study on the killing effect of hematoporphyrin monomethyl ether-PDT on bone marrow stromal cells and K562 leukemia cell.Chin J Laser Med Surg,2005,14(14):268

7. 張慧芳,于長江,郭穎志,顧忠偉.用于腫瘤光動力治療的血卟啉單甲醚微納米載藥系統(tǒng)的研制.中國計(jì)劃生育學(xué)雜志,2007,12:731～735 Zhang HF,Yu CJ,Guo YZ,Gu ZW.Micro-nano particle system loaded with HMME fortumorphotodynamic therapy.Chin J Family Plan,2007,12:731～735

8. Henderson BW,Dougherty TJ.Photodynamic therapy:Basic principles and clinical applications.New York:Marcel Dekker INC,1992.63

9. 劉爾生,黃劍東,戴志飛,楊素苓,吳誼群,陳耐生,黃金陵.磺酸基鄰苯二甲酰亞胺甲基酞菁鋅的合成及光動力抗腫瘤活性研究.無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào),1997,13(1):411～415 Liu ES,Huang JD,Dai ZF,Yang SL,Wu YQ,Chen NS,HuangJL. Studyonthesynthesisandphotodynamic antitumour activity of sulfonated phthalimidomethyl phthalocyanine zinc.J Inorg Chem,1997,13(1):411～415

10.Maria PDF,Donata D,Lia F,Gabrio R.Synthesis of a new water-soluble octa-cationic phthalocyanine derivative for PDT.Tetrahedron Lett,2000,41:9143～9147

11.Jori G.Tumor photosensitizers:approaches to enhance the selectivity and efficiency ofphotodynamic therapy. J Photochem Photobiol,B:Biol,1996,36:87～93

12.Yang YC,Ward JR,Seiders RP.Dimerization of Cobalt(Ⅱ)tetrasulfonated phthalocyanine in water and aqueous alcoholic solutions.Inorg Chem,1985,24(12):1765～1769

13.Ogawa K,Kinoshita S,Yonehara H,Nakahara H,Fukuda K.Highly ordered monolayer assemblies of phthalocyanine derivatives.JChem SocChem Commun, 1989, 8:477～479

14.Kliesch H,Weitemeyer A,Muller S,Wohrle D.Synthesis of phthalocyanines with one sulfonic acid,carboxylic acid,or amino group.Liebigs Ann,1995,7:1269～1273

15.Boyle RW,van Lier JE.Phosphorylating agents:Versatile tools for the synthesis of amphiphilic water-soluble photo-sensitizers.Int Congr Ser-Excerpta Med,1992,1011:845～849

16.Sharman WM,Kudrevich SV,van Lier JE.Novel watersoluble phthalocyanines substituted with phosphonate moieties onthebenzo rings. TetrahedronLett, 1996,37(33):5831～5834

17.Murphy MP.Selective targeting of bioactive compounds to mitochondria.Trends Biotechnol,1997,15(8):326～330

18.Daniel AF,Lelia ED,Josefina A.Synthesis and properties of two new N-alkyl substituted phthalocyanines. J Heterocyclic Chem,1995,32:519～522

19.黃金陵,陳耐生,黃劍東,劉爾生,薛金萍,楊素苓.用于光動力治療的金屬酞菁配合物-兩親性酞菁配合物ZnPcS2P2的制備、表征及抗癌活性.中國科學(xué) (B輯),2000,30(6):481～488 Huang JL,Chen NS,Huang JD,Liu ES,Xue JP,Yang SL.Metallic phthalocyanine complexes used in photodynamic therapy-the preparation, characterization and antitumour activity of an amphiphilic Zn phthalocyanine ZnPcS2P2.Sci China(Ser B),2000,30:481～488

20.Cuomo V,Jori G,Rither B,Kenney ME,Rodgers MAJ.Liposome-delivered Si(Ⅳ)-naphthalocyanine as a photodynamic sensitizerforexperimentaltumors: Pharmacokineticand phototherapeutic studies.Br J Cancer,1990,62:966～970

21.Ho X, Pandey R,Sumlin A,Missert J, Bellnier D,Dougherty T. Potential new photosensitizers for photodynamic therapy.Proc Soc Photo-Opt Instrum Eng,1990,1203:293～300

22.Wilson BC,Jeeves WP.Photodynamic therapy of cancer,in photomedicine.Vol.2.Ben-Hur E,Rosenthal I(Ed).Boca Raton,FL:CRC Press,1987.127

23.Wohrle D,Shopova M,Müller S,Milev A,Mantareva V,Krastev K.Lipsome-delivered Zn(Ⅱ)-2,3-naphthalocyanines as potential sensitizers for PDT:Synthesis,photochemical,pharmacokinetic and phototherapeutic study.J Photochem Photobiol B:Biol,1993,2:155～165

24.Shopova M,Wohrle D,Stoichkova N,Milev A,Mantareva V, MüllerS, GeorgievK. HydrophobicZn (Ⅱ )-2,3-naphthalocyanines as photodynamic therapy agents for Lewis lung carcinoma.J Photochem Photobiol B:Biol,1994,23:35～42

25.Müller S,Mantareva V,Stoichkova N,Kliesch H,Sobbi A,Wohrle D, Shopova M. Tetraamido-substituted 2,3-naphthalocyanine zinc(Ⅱ)complexes as photo therapeutic agents: Synthesis, comparative photochemical and photobiological studies.J Photochem Photobiol B:Biol,1996,35:167～174

26.Chekulayeva LV,Chekulayev VA,Shevchuk IN.Active oxygen intermediates in the degradation of hematoporphyrin derivative in tumor cells subjected to photodynamic therapy.J Photochem Photobiol B:Biol,2008,93(2):94～107

27.Chekulayeva LV,Shevchuk IN,Chekulayev VA,Ilmarinen K.Hydrogen peroxide,superoxide,and hydroxyl radicals are involved in the phototoxic action of hematoporphyrin derivative against tumor cells. J Environ Pathol Toxicol Oncol,2006,25(1-2):51～77

28.Chekulayeva LV,Shevchuk IN,Chekulayev VA.Influence oftemperature on the efficiencyofphotodestruction of Ehrlich ascites carcinoma cells sensitized by hematoporphyrin derivative. Exp Oncol, 2004, 26(2):125～139

29.李曉松,劉凡光,顧瑛,王雷,戴維德,丁新民,曾晶.血卟啉單甲醚所介導(dǎo)的光動力反應(yīng)過程中ECV 304細(xì)胞內(nèi)活性氧產(chǎn)生情況的初步研究.中國激光醫(yī)學(xué)雜志,2005,14(4):267～268 Li XS,Liu FG,Gu Y,Wang L,Dai WD,Ding XM,Ceng J.A preliminary study on the generation of ROS in the ECV 304 cells in the process of photodynamic response inducedby hematoporphyrinmonomethylether. ChinJ Laser Med Surg,2005,14(14):267～268

30.Avirah R,Jyothish K,Ramaiah D.Infrared abosorbing croconaine dyes: Synthesis and metalion binding properties.J Org Chem,2008,73(1):274～279

31.Ford WE,Rodgem MAJ,Schechtman LA.Synthesis and photochemical properties of aluminum,gallium,silicon,and tin naphthalocyanines. Inorg Chem, 1992, 31(16):3371～3377

32.牛曉宇,朱宇君,薛金萍,于海燕,吳誼群,陳耐生,黃金陵.幾種萘酞菁硅配合物的光動力效應(yīng)的研究.感光科學(xué)與光化學(xué),2005,23(6):407～413 Niu XY,Zhu YJ,Xue JP,Yu HY,Wu YQ,Chen NS,Huang JL. Study on photodynamic effectofsilicon naphthalocyanine coordinated compounds.Photograph Sci Photochem,2005,23(6):407～413

33.Kolarova H,Tomankova K,Bajgar R,Kolar P,Kubinek R.Photodynamic and sonodynamic treatment by phthalocyanine on cancer cell lines.Ultras Med Biol,2009,35(8):1397～1404

34.Argobast JW,Darmanyan AP,Foote CS,Diederich FN,Rubin Y,Diederich F,Alvarez M,Anz SJ,Whetten RL.Photophysical properties of C60.J Phys Chem,1991,95(1):11～12

35.Bakalova R,Ohba H,Zhelev Z,Nagase T,Jose R,Ishikawa M,Ba Y.Quantum dot anti-CD conjugates:Are they potential photosensitizers or potentiators of classical photosensitizing agents in photodynamic therapy of cancer?Nano Lett,2004,4:1567～1573

36.Shi L,Hernandez B,Selke M.Singlet oxygen generation from water-soluble quantum dot-organic dye.J Am Chem Soc,2006,128:6278～6279

37.Huarac JCB,Tomar MS,Singh SP,Perales-Perez O,Rivera L,Pena S.Multifunctional Fe3O4/ZnO core-shell nanoparticles for photodynamic therapy. NSTI-Nanotech,2010,3:405～408

38.Maisch T.Anti-microbial photodynamic therapy:Useful in the future.Lasers Med Sci,2007,22:83～91

39.Wainwright M.Photoantimicrobials——A PACT against resistance and infection.Drugs Future,2004,29:85～93

40.金花,趙宏霞,任雅清,吳揚(yáng)哲,蔡繼業(yè).原子力顯微鏡觀測血卟啉單甲醚對細(xì)菌光動力殺傷作用.微生物學(xué)報(bào),2008,48(10):1378～1372 Jin H,Zhao HX,Ren YQ,Wu YZ,Cai JY.Observation of bacteria photodynamic inactivation induced by hematoporphvrinmonomethyl ether by atomic force microscope.Acta Microbiol Sin,2008,48(10):1378～1382

41.Kumar GS,Neckers DC.Photochemistry of azobenzenecontaining polymers.Chem Rev,1989,89:1915～1925

42. Irie M. Propertiesand applicationsofphotoresponsive polymers.Pure Appl Chem,1990,62:1495～1502

43. TomaliaDA, NaylorAM, GaddardIIIWA. Starburst dendrimers:Molecular-Level control of size,shape,surface chemistry, topology, and flexibility from atoms to macroscopic matter.Angew Chem Int Ed Engl,1990,29:138～175

44.Westmark PR,Kelly JP,Smith BD.Photoregulation of enzyme actitity, photochromic, transition-state-ana-logue inhititors of cysteine and serine proteases.J Am Chem Soc,1993,115:3416～3419

45.Junge DM,McGrath DV.Photoreponsive dendrimers.J Chem Soc Chem Commun,1997:857～858

46. MurakamiH,KawabuchiA, KotooK, KunitakeM,Nakashima N.A light-driven molecular shuttle based on a rotaxane.J Am Chem Soc,1997,119:7605～7606

47. MekelburgerHB, Rissanen K, Vogtle F. Repetitive synthesis of bulky dendrimers——A reversibly photoactive dendrimer with six azobenzene side chains.Chem Ber,1993,126:1161～1169

48.Reddy DR,Maiya BG.A molecular photoswitch based on anaxial-bondingtype phosphorus(V)porphyrin.J Chem Soc Chem Commun,2001:117～118

49.劉勝,陳淼,李進(jìn)都,張浩波,王金清,楊生榮.含有偶氮苯單體的肽核酸寡聚體自組裝膜電化學(xué)傳感器在DNA序列檢測方面的應(yīng)用.中國科學(xué) (B輯),2008,38(9):793～797 Liu S,Chen M,Li JD,Zhang HB,Wang JQ,Yang SR.The application ofself-assembly membrane ofpeptide nucleic acids oligomers containing azobenzene monomer as electrochemical sensor for detection of DNA sequence.Sci China(Ser B),2008,38(9):793～797

50.王廣,赫奕,李香輝,趙寧.具有光活性含偶氮苯基團(tuán)的新型表面活性劑的合成和性質(zhì).東北師大學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版),2007,39(1):63～66 Wang G,HE Y,Li XH,Zhao N.Synthesis and properties ofazo-containinglight-active surfactant. JNortheatNorm Univ(Nat Sci Ed),2007,39(1):63～66

51.Lu J,Choi E,Tamanoi F,Zink J.Light-activated nano impeller-controlled drug release in cancercells. Small,2008,4(4):421～426

52.李進(jìn)都,陳淼,張浩波,劉勝,劉建喜.原子力顯微鏡研究包含偶氮苯的肽核酸與納米顆粒標(biāo)記DNA的雜交.科學(xué)通報(bào),2008,53(10):1235～1237 Li JD,Chen M,Zhang HB,Liu S,Liu JX.Study on the hybrid of peptide nucleic acids containing azobenzene with nanoparticalmarkedDNA byatomicforcemicroscopy.Chin Sci Bull,2008,53(10):1235～1237

53.Liu XM,Yang B,Wang YL,Wang JY.New nanoscale pulsatile drug delivery system.Chem Mater,2005,17:2792～2795

54.Liu XM,Yang B,Wang YL,Wang JY.Photoisomerisable cholesterol derivatives as photo-trigger of liposomes:Effect oflipid polarity, temperature, incorporation ratio, and cholesterol.Biochim Biophys Acta,2005,1720:28～34

55.Anderson LJE,Hansen E,Lukianova-Hleb EY,Hafner JH,Lapotko DO. Optically guided controlled release from liposomes with tunable plasmonic nanobubbles.J Control Rel,2010,144:151～158

56.Lauri P,Tuomas S,Astrid S,Pasi L,Sarah J,Butcher MR, Anan Y, Arto U, Marjo Y. Gold-embedded photosensitive liposomes for drug delivery: Triggering mechanism and intracellular release.J Control Rel,2010,147:136～143

57.Zhang ZY,Bradley DS.Synthesis and characterization of NVOC-DOPE, a caged photoactivatable derivative of dioleoylphosphatidylethanolamine.Bioconjugate Chem,1999,10:1150～1152

58.Nathan JW,Oleg VG,Thompson DH.Cascade liposomal triggering: Light-induced Ca2+release from diplasmenylcholine liposomes triggers PLA2-catalyzed hydrolysis and contents leakage from DPPC liposomes.Bioconjugate Chem,1998,3(9):305～308

59. Ilya BZ, Leu BZ, Maria JB. The mechanism of Zn-phthalocyanine photosensitized lysis of human erythrocytes.J Photochem Photobiol B:Biol,2002,67(1):1～10

60.Namiki Y,Namiki T,Date M,Yanagihara K,Yashiro M,Takahashi H.Enhanced photodynamic antitumor effect on gastriccancer by a novel photosensitive stealth liposome.Pharmacol Res， 2004,50:65～76

61. HogsetA, Prasmickaite L, Selbo PK, Hellum M,EngesaeterBO, Bonsted A, Berg K. Photochemical internalisationin drug and gene delivery.Adv Drug Deliv Rev,2004,56:95～115

62.Selbo PK,Sivam G,Fodstad O,Sandvig K,Berg K.In vivodocumentation of photochemical internalization,a novel approach to site specif i c cancer therapy.Int J Cancer,2001,92:761～766

63.Berg K,Selbo PK,Prasmickaite L,Tjelle TE,Sandvig K,Moan J,Gaudernack G,Fodstad O,Kjolsrud S,Anholt H,RodalGH, RodalSK, HogsetA. Photochemical internalization: A noveltechnology for delivery of macromoleculesinto cytosol. CancerRes, 1999, 59:1180～1183

64.Selbo PK,Weyergang A,H?gset A,Norum OJ,Berstad MB, VikdalM, Berg K. Photochemicalinternalization provides time-and space-controlled endolysosomal escape of therapeutic molecules.J Control Rel,2010,148:2～12

65. Norum OJ, GierckskyKE, Berg K. Photochemical internalization as an adjunctto marginalsurgery in a human sarcoma model.Photochem Photobiol Sci,2009,8:758～762

66.Norum OJ,Selbo K,Weyergang A,Giercksky KE,Berg K.Photochemical internalization(PCI)in cancer therapy:From bench towards bedside medicine.J Photochem Photobiol B:Biol,2009,96:83～92

67.Norum OJ,Gaustad JV,Angell-Pettersen E,Rofstad EK,Peng Q, Giercksky KE, Berg K. Photochemical internalization ofbleomycinis superior to photodynamic therapy due to the therapeutic effect in the tumor periphery.Photochem Photobiol,2009,85:740～749

Key Words:Photodynamic therapy;Photosensitive compound;Reactive oxygen species;Liposome;Photochemical internalization

Applications of Photosensitive Compounds in Photo-Controlled Therapy

WU Qingfen1,2,XU Qing2,ZHANG Liping1,LIU Xinming3,WANG Yulu1,LI Jianping1,WANG Jinye2,3
1.College of Chemical and Environmental Science,Henan Normal University,Xinxiang 453002,China;
2.Biomedical Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China;
3.Shanghai Institute of Organic Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200032,China

Sep 24,2010 Accepted:Dec 23,2010

WANG Jinye,Tel:+86(21)34205824,E-mail:jinyewang@sjtu.edu.cn

The research and applications of photosensitive compounds used for treating diseases by means of light are reviewed.Briefly introduces the photodynamic therapy and the application of porphyrin and phthalocyanine photosensitive compounds in photodynamic therapy,describes the generation mechanism of reactive oxygen species(ROS)in photodynamic process,highlights the application and development of other photosensitive compounds,such as azobenzene compounds or other photosensitive materials,focus on the potential use of a new type of intelligent liposome encapsulating a cholesterol derivative of azobenzene compounds in photo-controlled therapy.The recent prospect of photochemical internalization(PCI)is also described.

2010-09-24；接受日期：2010-12-23

“973”計(jì)劃項(xiàng)目(2005CB724306)，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30870635,31070868)

王瑾曄，電話：(021)34205824，E-mail：jinyewang@sjtu.edu.cn

O644.16

This work was supported by grants from The"973"Program(2005CB724306),The National Natural Science Foundation of China(30870635,31070868)