[发明专利]光热试剂

说明书

光热试剂可用于光声成像(PAI)和光热治疗(PTT)两种应用。光热试剂可以包括小分子、有机化合物和/或在近红外(NIR)询问窗口(700‑900nm)中具有吸收的聚合物。该化合物可以是生物相容性有机纳米颗粒(ONP)。该光热试剂可用于使用体内成像技术定位患者体内的肿瘤部位。一旦确定了肿瘤部位，就可以用近红外光照射肿瘤部位，以阻止或抑制肿瘤的生长。

技术领域

本申请的主题涉及一系列有机小分子化合物和共轭聚合物及其在光声成像(PAI)和光热治疗(PTT)中的应用。

背景技术

在各种光触发的诊断/治疗技术中，光声成像(PAI)联合光热治疗(PTT)在准确探测肿瘤位置和有效抑制肿瘤生长方面有很好的效果，并且对正常组织的副作用最小。PAI是一种非常具有前景的非侵入式成像方法，它联合了超声成像中的深层组织穿透性和高分辨率以及光学成像中的高对比度。通常与PAI伴随的治疗技术是PTT，因为PAI主要用于检测光热产生的超声信号。PAI/PTT应用的最重要的先决条件是采用在近红外(NIR)询问窗口(700-900nm)具有强吸收的高效造影剂，因为已知NIR光能够渗透更深的组织并且对活体的光损伤更小。

在现有的造影剂中，有机染料因其优异的生物相容性、可降解性和可加工性而受到广泛的关注。然而，也有报道称，有机造影剂的抗癌效果可能受到其低光热性能的限制。大多数现有的体系只是简单地将强给体(D)和受体(A)单元构建成共面结构，小分子和半导体聚合物纳米颗粒就是证明。纳米颗粒(NP)内分子间强烈的相互作用可能会阻塞其他产生热量的通道。

某些先前的研究集中在探索进一步提高光热性质的新方法上。然而，这些研究通常是基于设计平面结构来增强聚集体中分子间的相互作用。此外，聚合物结构的复杂性不利于机理的详细研究。

最近的研究揭示了在小分子中观察到的激发态电子转移过程，称为扭曲分子内电荷转移(TICT)(Org.Sensor Actuat B-Chem,2018,267,448)。在这个过程中，暗TICT态在光激发后主要通过非辐射弛豫回到基态，并伴随红移发射。值得注意的是，形成TICT状态的先决条件依赖于活跃的分子旋转。在TICT过程中，这种状态的敏感性有利于各种非辐射猝灭过程。因此，具有较强TICT特性的小分子可能有利于增强产生热量。

将低密度的光辐射能量源转化为热能的能力，使光热材料在许多高级应用领域具有广阔的前景，如海水淡化、光电和光热-机械转换器、PAI和PTT。在生物医学领域，PAI检测光热产生的超声信号最近受到了相当多的关注，因为它超过了光穿透能力的限制，可以在更高的空间分辨率下对更深的组织进行疾病诊断。材料的PA效应植起因于热的产生，正相关于激发态非辐射衰变。在众多的PAI试剂中，以π-共轭有机小分子或聚合物为基础的有机纳米颗粒因其良好的生物相容性、易调节的带隙和易于研究的结构-性质关系而受到人们的广泛关注。一些常用的分子，如吲哚菁绿(ICG)和亚甲基蓝(MB)，已经被美国食品和药物管理局批准用于临床。然而，这些传统的平面有机染料通常在溶液态表现出明亮的发射，而它们的非辐射衰变强烈依赖于它们的聚集态。

根据kasha的激子模型，只有强的面对面π-π堆积的染料，如H-聚合，才会表现出有效的非辐射衰变，但这是不可控的。在大多数情况下，有机纳米颗粒中形成的聚集体是随机排列的和无定形的，因此表现出不充分的辐射衰变和非辐射衰变。因此，无论是对于PAI还是对于荧光成像而言，它们都不是理想的试剂。

因此，开发有效应用于PAI/PTT的光热试剂是很有必要的。

发明内容

本申请的主题涉及一种可用于光声成像(PAI)和光热治疗(PTT)应用的光热试剂。根据一些实施方案，光热试剂可以包括在近红外(NIR)窗口(700-900nm)中具有吸收的小分子有机化合物。因此，某些有用的化合物可以是生物相容性有机纳米颗粒(ONP)。纳米颗粒可以在聚集状态下呈现分子内运动。根据一些实施方案，所述光热试剂可包括共轭聚合物。