卟啉及量子點(diǎn)光敏劑熒光光譜特性研究.pdf

1、近年來，光動(dòng)力治療作為一種新型的腫瘤治療方法逐漸發(fā)展起來并在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。光動(dòng)力治療是指利用光敏劑的光照激發(fā)來產(chǎn)生毒性物質(zhì)如單線態(tài)氧等從而殺傷腫瘤細(xì)胞的方法，是一種無損傷的物理性腫瘤治療方法。在制約光動(dòng)力治療技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的各個(gè)環(huán)節(jié)中，光敏劑的開發(fā)研制無疑是舉足輕重的一環(huán)。目前已有大量工作投入到了新型光敏劑的研究中并取得了很大進(jìn)展。其中卟啉類光敏劑是最早應(yīng)用于光動(dòng)力治療中的光敏藥物，其腫瘤富集性好，單線態(tài)氧量子產(chǎn)率高，

2、分子可塑性大，是光敏藥物研究的主流；而半導(dǎo)體量子點(diǎn)則是一種新興的光敏材料，獨(dú)特的尺寸效應(yīng)使得其吸收和發(fā)射光譜可連續(xù)調(diào)諧，光源選擇范圍廣，穩(wěn)定性好，量子產(chǎn)率高，雙光子吸收截面大，因而成為極具應(yīng)用潛力的光敏藥物。
　　隨著光動(dòng)力治療臨床應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，光敏劑的研究工作也在不斷地開展和深入。然而，由于光敏劑屬于交叉學(xué)科研究范疇，各學(xué)科研究側(cè)重點(diǎn)不同，很容易顧此失彼，導(dǎo)致目前關(guān)于光敏劑生物化學(xué)反應(yīng)機(jī)制方面的工作報(bào)道較多，而對(duì)其本身的發(fā)光特

3、性及潛在的物理機(jī)制研究不夠深入。卟啉和量子點(diǎn)作為典型的光敏劑材料，其自身的光致發(fā)光過程是實(shí)現(xiàn)光敏化作用的前提，也是腫瘤診斷和定位的依據(jù)，對(duì)其發(fā)光特性的研究還可以獲取大量分子信息，為新型光敏藥物的開發(fā)研制和已有光敏劑的性質(zhì)改良提供依據(jù)。
　　因此，本課題以極具光動(dòng)力治療應(yīng)用潛力的飛秒脈沖激光作為激發(fā)光源，搭建了穩(wěn)態(tài)和納秒時(shí)間分辨熒光光譜探測(cè)系統(tǒng)，對(duì)幾種典型的水溶性和非水溶性卟啉及量子點(diǎn)光敏劑進(jìn)行了光譜表征和分析；針對(duì)雙光子激發(fā)光動(dòng)力

4、治療的需求研究了材料的雙光子激發(fā)熒光特性；觀察了光致?lián)p傷行為；并成功的利用量子點(diǎn)作為能量給體實(shí)現(xiàn)了卟啉光敏劑的間接活化，討論了二者間的能量轉(zhuǎn)移機(jī)制及可能的轉(zhuǎn)移通道。
　　首先，對(duì)合成多種卟啉衍生物的母體材料四苯基卟啉(TPP)進(jìn)行了詳細(xì)的光譜表征，并在單光子和雙光子兩種不同激發(fā)條件下對(duì)其光損傷特性進(jìn)行了研究分析，發(fā)現(xiàn)在光損傷過程中伴隨有產(chǎn)物生成。損傷產(chǎn)物表現(xiàn)出良好的光穩(wěn)定性和雙光子熒光特性，具有光動(dòng)力治療的潛在應(yīng)用價(jià)值。通過光譜分

5、析推測(cè)產(chǎn)物應(yīng)為苯環(huán)斷裂基礎(chǔ)上氧化形成的二氫卟吩類氧化物。另外，通過計(jì)算不同激發(fā)功率下的損傷速率，發(fā)現(xiàn)TPP分子在單光子和雙光子激發(fā)下表現(xiàn)出不同的損傷速率—功率關(guān)系，暗示雙光子激發(fā)下有更高階光損傷機(jī)制存在。
　　其次，對(duì)水溶性四磺酸苯基卟啉(TSPP)單體及二聚體進(jìn)行了對(duì)比研究。通過調(diào)節(jié)pH值獲得了TSPP單體和二聚體溶液樣品，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TSPP二聚體為單體間J-聚合形式形成，聚合效應(yīng)對(duì)TSPP的光譜特性產(chǎn)生了很大的影響，使得二

6、聚體和單體的光譜具有顯著區(qū)別。且這種聚合現(xiàn)象具有光穩(wěn)定性，不會(huì)因光照而分離。單體表現(xiàn)出比二聚體更好的光穩(wěn)定性，幾乎沒有損傷現(xiàn)象發(fā)生，而二聚體的熒光損失在一次常規(guī)光動(dòng)力治療的時(shí)間范圍內(nèi)也不超過15％。
　　再次，對(duì)非水溶性CdSe量子點(diǎn)和水溶性CdTe量子點(diǎn)進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)和時(shí)間分辨光譜特性研究，結(jié)果表明量子點(diǎn)熒光由帶邊激子態(tài)和表面誘捕態(tài)兩種發(fā)射成分組成，其中帶邊激子態(tài)能量較高，發(fā)射中心波長(zhǎng)較短，而誘捕態(tài)能量較低，發(fā)射中心波長(zhǎng)較長(zhǎng)。對(duì)大小

7、尺寸CdTe量子點(diǎn)混合體系研究發(fā)現(xiàn)，小尺寸綠光量子點(diǎn)對(duì)大尺寸紅光量子點(diǎn)具有熒光增強(qiáng)效應(yīng)，且這種效應(yīng)與激發(fā)方式和粒子間距離無關(guān)，討論了這種增強(qiáng)效應(yīng)可能的物理機(jī)制。另外研究了共存體系的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)靜置后的混合體系中發(fā)生了Ostwald熟化作用。
　　最后，以量子點(diǎn)為能量給體，卟啉為能量受體，在800nm雙光子激發(fā)下，分別對(duì)非水溶性CdSe-TPP和水溶性CdTe-TSPP兩種不同樣品體系進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)和時(shí)間分辨光譜研究。實(shí)驗(yàn)表明兩種體系中