一种选择性消除衰老细胞的光敏剂及其制备方法与流程

本发明涉及生物医药，尤其是一种选择性消除衰老细胞的光敏剂及其制备方法。

背景技术：

1、细胞衰老(cellular senescence)是指随着时间的推移，细胞分裂能力和生理功能逐渐发生衰退的过程。衰老细胞(senescent cells)无法通过细胞分裂对组织进行修复，并且衰老细胞还具有一些共同的生物特征，会通过促进分泌一系列炎症细胞因子、趋化因子和生长因子、持久性的对dna损伤反应做出应答，以及高水平表达β-半乳糖苷酶等，衰老细胞会改变或抑制邻近细胞的功能从而干扰组织的生理功能，其中，β-半乳糖苷酶易于在细胞和组织中被检测，是衰老细胞最常用的生物标志物。研究表明细胞衰老可诱发与年龄相关的组织功能障碍，许多与年龄相关的疾病与细胞衰老密切相关，如动脉粥样硬化，高血压，阿尔茨海默病等。衰老细胞已成为老年疾病潜在的治疗靶点，消除衰老细胞或关闭它们的分泌机制，可以防止或延缓与年龄相关的退化并延长生物体的寿命。近年来，文献报道了一些具有潜能的化合物分子用于体内抗衰老作用，如navitoclax用于选择性清除衰老细胞，从而对动脉粥样硬化模型有治疗作用；ubx0101可以清除骨关节炎小鼠模型中的衰老细胞，从而缓解小鼠骨关节炎症状。虽然这些药物分子具有一定的治疗效果，但却表现出潜在的脱靶效应。

2、光动力治疗是利用光动力效应进行浅表肿瘤及皮肤性疾病治疗的一种技术，其作用基础是光动力效应。这是一种有氧分子参与的伴随生物效应的光敏化反应。其过程是特定波长的激光照射使组织吸收的光敏剂受到激发，激发态的光敏剂又把能量传递给细胞组织周围的氧分子，生成活性很强的单线态氧，单线态氧和相邻的生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒性作用，进而导致肿瘤细胞受损乃至死亡。与传统的肿瘤治疗方式相比，光动力治疗具有微创伤性，副作用小，低毒性，且肿瘤细胞不会对光敏剂产生耐药性等优点。在整个光动力治疗过程中，光敏剂是核心关键。而如何利用光动力效应来清除衰老细胞，就需要设计一种能够通过发挥光动力效应消除衰老细胞的光敏剂。

技术实现思路

1、针对现有的不足，本发明提供一种选择性消除衰老细胞的光敏剂及其制备方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种选择性消除衰老细胞的光敏剂，光敏剂是如下化学结构式所示的化合物:

3、一种选择性消除衰老细胞的光敏剂的制备方法，在室温下，依次进行如下步骤的反应：

4、s1，将化合物1分散在水与四氢呋喃的混合溶剂中，加入三苯基膦，搅拌，反应结束后纯化制得化合物2，之后将化合物2分散在二氯甲烷中，加入n-碘代琥珀酰亚胺，搅拌，反应结束后纯化制得化合物3；

5、s2，将化合物4和化合物5分散在n，n-二甲基甲酰胺中，加入三乙胺和hbtu，搅拌，反应结束后纯化制得化合物6，之后将化合物6分散在二氯甲烷中，加入三氟乙酸，搅拌，反应结束后制得到能直接使用的化合物7；

6、s3，将化合物8和化合物9分散在二氯甲烷中，加入三乙胺，搅拌，反应结束后纯化制得化合物10，之后将化合物10分散在二氯甲烷中，加入三氟乙酸，搅拌，反应结束后制得能直接使用的化合物11；

7、s4，将化合物11和化合物12分散在二氯甲烷中，加入三乙胺，搅拌，反应结束后纯化制得化合物13，之后将化合物13分散在四氢呋喃中，加入四丁基氟化铵，搅拌，反应结束后纯化制得化合物14；

8、s5，将化合物14和化合物15分散在二氯甲烷中，加入三乙胺，搅拌，反应结束后纯化制得化合物16；

9、s6，将化合物16分散在n，n-二甲基甲酰胺中，加入三乙胺并搅拌形成反应液1；然后将化合物3分散在n，n-二甲基甲酰胺中，之后缓慢滴加至反应液1中，反应结束形成反应液2，再将化合物7分散在n，n-二甲基甲酰胺中，之后缓慢滴加至反应液2中，反应结束后纯化制得化合物17；

10、s7，将化合物17分散在二氯甲烷与甲醇的混合溶剂中，加入碳酸钾，室温搅拌，反应结束后纯化制得化合物18；

11、其中,各化合物的结构式如下表中所示，

12、

13、

14、

15、作为优选，所述步骤s1中化合物1与三苯基膦的摩尔比为1:2.0-1:4.0，溶剂是体积比为1:4的水与四氢呋喃的混合物；所述化合物2与n-碘代琥珀酰亚胺的摩尔比为1:2.0-1:3.0；前一阶段的反应时间为10～24小时，后一阶段的反应时间为4～8小时。

16、作为优选，所述步骤s2中化合物4、化合物5、hbtu的摩尔比为1:2.0：1.0；三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1:2.0-1:3.0；前一阶段的反应时间为20～48小时，后一阶段的反应时间为6～12小时。

17、作为优选，所述步骤s3中化合物8与化合物9的摩尔比为1:1.1-1:1.5；三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1:2.0-1:3.0；前一阶段的反应时间为10～24小时，后一阶段的反应时间为6～12小时。

18、作为优选，所述步骤s4中化合物11与化合物12的摩尔比为1:1.0～1:1.5；化合物13与四丁基氟化铵的摩尔比为1:2.0～1:4.0；前一阶段的反应时间为8～16小时，后一阶段的反应时间为8～12小时。

19、作为优选，所述步骤s5中化合物14与化合物15的摩尔比为1:2.0～1:3.0；反应时间为8～16小时。

20、作为优选，所述步骤s6中化合物16、化合物3、化合物7的摩尔比为1:1.0:2.0；反应时间为12～36小时。

21、作为优选，所述化合物17与碳酸钾的摩尔比为1:3.0～1:6.0；溶剂为体积比4:1的二氯甲烷与甲醇的混合溶剂；反应时间为10～20小时。

22、本发明的有益效果在于：该发明的光敏剂具有三种不同的功能分子基团，即β-半乳糖苷酶激活的半乳糖基底物、氟硼二吡咯染料(bodipy)分子、作为能量受体的黑洞淬灭基团(bhq-2)，由于bodipy分子的荧光发射带与bhq-2的吸收带有效重叠，这两个组分之间将发生有效的共振能量转移，导致光敏剂分子无荧光及无光动力活性，处于“关闭”状态；一旦该光敏剂分子进入衰老细胞后，光敏剂中的半乳糖基底物被衰老细胞中高水平表达的β-半乳糖苷酶激活，光敏剂释放具有光动力活性的bodipy分子，从而发出荧光，并通过光动力作用将衰老细胞选择性消除。同时该光敏剂可以直接加入到细胞培养液中，与细胞共培养，高效地对衰老细胞发挥光动力效应，选择性将衰老细胞消除。

技术特征：

1.一种选择性消除衰老细胞的光敏剂，其特征在于：光敏剂是如下化学结构式所示的化合物:

2.一种选择性消除衰老细胞的光敏剂的制备方法，其特征在于:在室温下，依次进行如下步骤的反应：

3.根据权利要求2所述选择性消除衰老细胞的光敏剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中化合物1与三苯基膦的摩尔比为1:2.0-1:4.0，溶剂是体积比为1:4的水与四氢呋喃的混合物；所述化合物2与n-碘代琥珀酰亚胺的摩尔比为1:2.0-1:3.0；前一阶段的反应时间为10～24小时，后一阶段的反应时间为4～8小时。

4.根据权利要求2所述选择性消除衰老细胞的光敏剂的制备方法，其特征在于:所述步骤s2中化合物4、化合物5、hbtu的摩尔比为1:2.0：1.0；三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1:2.0-1:3.0；前一阶段的反应时间为20～48小时，后一阶段的反应时间为6～12小时。

5.根据权利要求2所述选择性消除衰老细胞的光敏剂的制备方法，其特征在于:所述步骤s3中化合物8与化合物9的摩尔比为1:1.1-1:1.5；三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1:2.0-1:3.0；前一阶段的反应时间为10～24小时，后一阶段的反应时间为6～12小时。

6.根据权利要求2所述选择性消除衰老细胞的光敏剂的制备方法，其特征在于:所述步骤s4中化合物11与化合物12的摩尔比为1:1.0～1:1.5；化合物13与四丁基氟化铵的摩尔比为1:2.0～1:4.0；前一阶段的反应时间为8～16小时，后一阶段的反应时间为8～12小时。

7.根据权利要求2所述选择性消除衰老细胞的光敏剂的制备方法，其特征在于:所述步骤s5中化合物14与化合物15的摩尔比为1:2.0～1:3.0；反应时间为8～16小时。

8.根据权利要求2所述选择性消除衰老细胞的光敏剂的制备方法，其特征在于:所述步骤s6中化合物16、化合物3、化合物7的摩尔比为1:1.0:2.0；反应时间为12～36小时。

9.根据权利要求2所述选择性消除衰老细胞的光敏剂的制备方法，其特征在于:所述化合物17与碳酸钾的摩尔比为1:3.0～1:6.0；溶剂为体积比4:1的二氯甲烷与甲醇的混合溶剂；反应时间为10～20小时。

技术总结
本发明涉及生物医药领域，尤其是一种选择性消除衰老细胞的光敏剂及其制备方法，如下化学结构式所示的化合物:同时还公开了该化合物的制备方法。该光敏剂未进入衰老细胞前，光敏剂的黑洞淬灭基团通过分子内的荧光共振能量转移效应淬灭BODIPY分子的荧光及单线态氧的产生，进入衰老细胞后，能够被衰老细胞中高度表达的β‑半乳糖苷酶所激活，从而表现出光动力活性，实现高效地消除衰老细胞。

技术研发人员：熊俊龙,张鹏,马婧,曹伟灵
受保护的技术使用者：深圳市罗湖区人民医院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13