RAFT法制备pH敏感锌酞菁嵌段聚合物及其光活性的研究

目前，癌症是世界范围内引起死亡的主要原因，因此癌症治疗的研究具有重要意义。传统的癌症治疗方法主要有化学疗法、射线疗法和手术疗法，但这些疗法都有一定的局限性，化学疗法和射线疗法都会对正常的生理组织产生损伤，而外科手术疗法对人体创伤大，并且癌细胞的易扩散性使得治疗效果不理想。光动力学治疗（PDT）的出现为治疗癌症提供了一种微创高效低毒的治疗途径。光动力学治疗包括三个要素：光敏剂、光以及分子氧。其中，光敏剂对于光动力学治疗有着至关重要的作用。由于金属酞菁在600-800nm可见光区域内具有强吸收、优良的光稳定性以及较低的暗毒性，因此被认为是一种性能优良的光敏剂，在光动力学治疗中有良好的应用前景。人体正常体液的pH约为7.4，而肿瘤肿瘤组织处的pH约为6.0，基于此，本文设想将锌酞菁光敏剂负载到pH敏感性高分子上，以达到三个目的：提高锌酞菁的光学活性；提高锌酞菁对肿瘤组织的选择性；降低锌酞菁的光毒性。本文首先合成出了pH敏感性单体甲基丙烯酸二异丙胺基乙酯（DPA）和亲水性单体N-（2-羟丙基）甲基丙烯酰胺（HPMA）。通过可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合制备出了pH敏感二嵌段聚合物：聚甲基丙烯酸二异丙胺基乙酯-b-聚（N-（2-羟丙基）甲基丙烯酰胺）(PDPAm-b-PHPMAn)。核磁共振波谱（1H NMR）、红外光谱、凝胶渗透色谱和紫外可见光谱测试结果表明，pH敏感二嵌段聚合物制备成功，并且分子量分布较窄（1.10<PDI <1.20），具有典型活性可控自由基聚合的特征，在水溶液和生理盐水中均具有良好的pH敏感性能。动态光散射仪、场发射扫描电镜以及透射电镜测试结果表明，pH敏感二嵌段聚合物在水溶液和生理盐水中均能形成球状胶束结构。利用酰胺化反应成功将四氨基锌酞菁（ZnTAPc）负载到pH敏感二嵌段聚合物上，得到了锌酞菁嵌段聚合物PHPMAn-b-PDPA128-ZnTAPc。紫外可见光谱测试结果表明，PHPMAn-b-PDPA128-ZnTAPc在水溶液和生理盐水中均具有良好的pH敏感性能，达到了本文对该高分子光敏剂的pH敏感性能要求。动态光散射仪、场发射扫描电镜以及透射电镜测试结果表明，该高分子光敏剂在水溶液、生理盐水以及模拟体液中中均能形成球状胶束结构，并且胶束粒径均在100-200nm之间。在λ>550nm的可见光照射下，通过单线态氧捕捉剂DPBF研究了PHPMAn-b-PDPAm-ZnTAPc的光活性，结果表明，PHPMAn-b-PDPAm-ZnTAPc在光照条件下能够产生大量的单线态氧（1O2），具有较高的光活性。本文进一步考察了光照强度、底物DPBF的浓度以及锌酞菁嵌段聚合物的浓度对DPBF氧化降解效率的影响，结果表明光照强度和底物DPBF的浓度对于DPBF降解效率影响较大，而锌酞菁嵌段聚合物的浓度影响较弱。以2,2,6,6-四甲基哌啶（TEMP）作为单线态氧捕捉剂，通过电子顺磁共振（EPR）考察了PHPMAn-b-PDPAm-ZnTAPc在pH6.0和pH7.4的水溶液中的单线态氧产生能力。测试结果表明，锌酞菁聚合物在pH6.0的条件下有较强的单线态氧生成能力，而在pH7.4的条件下单线态氧产生的极少，这说明锌酞菁聚合物形成胶束后，小分子光敏剂锌酞菁被有效的包裹在胶束内部，大大降低了其光活性，这一结果与设计该pH敏感性锌酞菁嵌段聚合物的目的相一致。本文制备的pH敏感性高分子光敏剂PHPMAn-b-PDPAm-ZnTAPc具有良好的pH敏感性能，在人体正常组织（pH≈7.4）处有较低的光学活性，而在肿瘤组织（pH≈6.0）处具有较高的光学活性，达到本文设计此高分子光敏剂的目的，为锌酞菁在光动力学治疗方面的应用提供了良好的理论基础。