用于癌症的可视化和治疗的AIE发光体制造技术

本发明专利技术涉及用于癌症的可视化和治疗的AIE发光体、其应用及其制备方法，尤其是用于癌细胞可视化和鉴别的AIE发光探针，用于成像和自噬可视化的溶酶体靶向AIEgen，用于监测药物分布并对特定癌细胞具有抗肿瘤活性的具有强荧光的AIE活性诊疗试剂，包含用于癌细胞成像和染色的AIE发光体的探针，具有团簇发光特征的AIE发光体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于癌症的可视化和治疗的AIE发光体相关申请本专利申请要求2015年6月24日提交的临时美国申请专利No.62/231,069、2015年7月20日提交的临时美国申请专利No.62/231,932、2015年9月22日提交的临时美国申请专利No.62/284,162以及2015年11月30日提交的临时美国申请专利No.62/386,380的优先权，这些由专利技术人提交并且其全部内容以引用的方式并入本文。
本专利技术的主题涉及用于癌症的可视化和治疗的聚集诱导发光(AIE)发光体。尤其，本专利技术涉及用于癌细胞的可视化和区分的AIE荧光探针，用于成像和自噬可视化的溶酶体靶向AIEgen，用于监测药物分布且对特定癌细胞有抗肿瘤活性的高荧光亮度AIE活性的诊断治疗试剂，包含用于癌细胞成像和染色的AIE发光体的探针，具有簇发光特征及其应用的AIE发光体及其制备方法。
技术介绍
每年全世界大约有1400万的癌症新病例，目前癌症仍然是一种难以治疗的疾病，并且是导致发病率和死亡率的主要原因。随着对疾病的了解，发现和开发安全有效的药物更加有前景。然而，不同于用于其他病症的药物开发过程，抗癌药物的开发仍然是一项漫长的、高风险的、耗资巨大的工程。例如，小分子药物通常是通过与一种或多种蛋白质靶标结合来发挥其药效。但是由于缺少观测药物-靶标在生物体系中参与过程的直接方法，这种关键的相互作用往往很难被理解，并且在活细胞或整个生物体中通常不能进行可视化.例如，它莫西芬(TMX)(US5,192,525A)，一种三苯乙烯衍生物，药理学分类为用于治疗乳腺癌的选择性ER调节剂(SERM)。TMX是治疗患有ER+乳腺癌的患者的最常用的化疗药物，占所有病例的近70％。然而，很少有数据能够说明TMX是如何在细胞层面上分布和发挥药效的。人们推测TMX充当的是“雌激素竞争者”，它与肿瘤的雌激素受体结合，形成核复合体来阻止基因被雌性激素激活，从而抑制雌性激素的作用。然而，一个主要的临床挑战是，ER+乳腺癌最初对TMX是敏感的，但大约50％的ER+乳腺癌最终将发展成TMX抗性。尽管人们已经提出了几个看似合理的解释，但对TMX治疗的抵抗机制仍有待验证。最近，TMX被证明能够诱导乳腺癌细胞自噬，但自噬在治疗反应中的作用尚不清楚。因此，开发可精确可视化并能在治疗期间进行信息化跟踪的抗乳腺癌药物将对制定有效的治疗方案和阐明其作用机制起着至关重要的作用。区分癌细胞和正常细胞是本世纪面临的最大挑战之一。诸如计算机断层扫描(CT)、X射线和超声波等传统技术都是低分辨率的。由于癌细胞转移的威胁，其可能发生在癌症晚期，手术切除癌细胞通常是通过切除大面积的肿瘤和广泛的正常组织和皮肤来完成。因此，迫切需要一种可以追踪嵌入正常细胞中的癌细胞的新材料或产品.自噬负责维持细胞质代谢平衡，由于自噬与癌症、衰老、寿命和神经退行性疾病(如溶酶体储积症、庞贝氏症等)密切相关，因而已经成为一个热门的研究课题。适当的自噬潮对于控制个体的健康是必需的。例如，在神经退变性疾病中，已经证实上调自噬会增强对一些易聚集蛋白，如突变体tau、α-突触核蛋白和亨廷顿蛋白的清除，并减缓症状，而下调自噬或自噬诱导受损可能导致蛋白质聚集体的积累和症状的加重。在另一种神经变性疾病中，阿尔茨海默病会在患者和小鼠模型的大脑中都观察到活性自噬，但是自噬溶酶体降解被破坏，导致大量的含有淀粉样蛋白和β-淀粉样蛋白前体的自噬室积累。典型的自噬过程如图22所示，图22给出了自噬过程和雷帕霉素治疗过程的示意图。在自噬的早期阶段，被称为吞噬泡的膜囊进行扩张并包裹部分细胞质，直到闭合。然后最终形成双层囊泡，其称为自噬体，并将受损的片段输送到溶酶体。自噬体与溶酶体的融合将形成自噬溶酶体。然后被包裹的内容物被溶酶体水解酶消化降解。溶酶体在消化完成后重组，并能与下一个自噬体融合。因此，溶酶体是自噬过程中起决定性作用的亚细胞器。由于溶酶体与自噬过程的关联，可视化和跟踪溶酶体活动将丰富对自噬过程的认识。多种溶酶体靶向探针被发展用于探索与溶酶体有关的细胞活动。例如，证实用雷帕霉素进行治疗时，其能通过自噬诱导增加溶酶体的数量.合适的溶酶体靶向探针不仅有助于自噬过程的研究，而且能拓宽相应药物的机理探究。除了利用小的有机分子外，溶酶体标记还可以通过利用多种与溶酶体相关的膜糖蛋白和金属络合物进行。一系列具有不同发射颜色的溶酶体靶向的商业荧光探针也可用于溶酶体标记。然而，这些探针可能存在非特异性背景信号，特异性不足，孵育时间长以及光稳定性低的问题。因此，多种溶酶体靶向探针已经被开发用于探索与溶酶体有关的细胞活动，其中，LysoRedDND-99(LTR)就是一个典型的代表。由于在溶酶体中LTR弱碱性基团的质子化，去除了光诱导电子转移(PET)效应，因而LTR发射荧光。遗憾的是，PET诱导LTR的荧光猝灭过程在溶酶体外是无效的，因此很难对溶酶体进行准确定位。另一方面，为了避免聚集引发的淬灭(ACQ)效应，LTR的使用浓度通常较低。结果，LTR的光稳定性就比较低。而且，LTR具有比较小的斯托克斯位移，其吸收和荧光发射最大波长分别在577nm和590nm。因此，只能通过选择适当的激发和发射范围来获得高分辨率图像。溶酶体标记也可以通过金属配合物来进行。但是，它们可能存在背景噪声高，特异性不足，孵育时间长以及光稳定性低的问题。在现有技术下，人们已经报道了具有不同功能的溶酶体靶向探针，比如CongLi(CN103122154A)、ZhenShen(CN103242355A)、BaoxiangZhao(CN103320120A)、PraveenPande(US8715944B2)以及YasuteruUrano(US20140248654A1)报道的溶酶体探针。但是总的来说，这些探针面临几个问题，比如斯托克斯位移比较小，光稳定性低，聚集引发荧光淬灭或者合成路径复杂。相比于其他方法，荧光方法具有灵敏度高、选择性高、操作简单、反应灵敏等优点。一些商业荧光染料可用于癌细胞染色，但不具有区分癌细胞与正常细胞的特性。因此，在微观层面上特异地识别癌细胞是非常困难的，而荧光探针技术在解决这个问题上发挥重要作用。然而，一些荧光示踪剂在用于癌细胞染色时没有选择性，或着甚至存在荧光猝灭问题.
技术实现思路
在一个实施方案中，本专利技术涉及用于癌细胞成像和染色的探针，该探针包含具有选自由以下化学结构构成的组中的化学结构的AIE发光体：其中抗衡阴离子X-选自具有一个或多个电荷的阴离子；并且其中每个R独立选自由烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基和杂芳基构成的组。本专利技术的一个实施方案涉及用于溶酶体成像的AIEgen，其包含：选自由以下结构构成的组中的骨架结构的吗啉功能化AIE衍生物：其中R、R’、R”和R”’中至少有一个是并且其中R、R’、R”和R”’独立地选自由以下基团构成的组：本专利技术的一个实施方案涉及溶酶体成像和自噬过程可视化的方法，包括：将本专利技术的AIEgen引入样品；进行溶酶体成像，通过观察AIEgen的荧光来可视化自噬过程，AIEgen的荧光发射是通过AIE分子的质子化和渗透性的改变进入溶酶体并在其中积累实现的。在一个实施例中，本专利技术涉及用于溶酶体成像的AIEgen，其包含：具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于癌细胞成像和染色的探针，其包含AIE发光体，该AIE发光体具有选自以下结构所构成的组中的化学结构：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.24 US 62/231,069;2015.07.20 US 62/231,932;1.一种用于癌细胞成像和染色的探针，其包含AIE发光体，该AIE发光体具有选自以下结构所构成的组中的化学结构：其中所述抗衡阴离子X-选自单一电荷或多电荷的阴离子；并且其中每个R独立地选自由烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基和杂芳基构成的组。2.权利要求1所述的探针，其中所述AIE发光体可选自由以下结构构成的组：3.权利要求1所述的探针，其中所述探针表现出了对线粒体的选择性染色。4.权利要求1所述的探针，其中所述探针具有双光子吸收能力，并且可被较长波长激发。5.权利要求1所述的探针，因为所述AIE发光体与线粒体间具有静电相互作用，因此所述探针被用于线粒体成像。6.权利要求1所述的探针，其中成像是由于被细胞摄取并被积累在线粒体中的探针发射的荧光。7.权利要求1所述的探针，其中所述探针被用于包含任何种类的细胞的成像样品。8.权利要求7所述的探针，其中所述成像样品包含任何癌细胞。9.权利要求1所述的探针，其中所述探针能够通过荧光强度的差异从而将正常细胞与癌细胞区分开，其中所述癌细胞和所述正常细胞分开染色或混合进行染色。10.权利要求9所述的探针，由于所述癌细胞摄取并累积更多的探针，因此所述癌细胞具有较高的荧光强度，而所述正常细胞具有较低的荧光强度。11.权利要求1所述的探针，其中所述探针在光的照射下可以产生ROS。12.一种使细胞成像的方法，包括：将权利要求1所述的探针引入到含有细胞的样品中，其中所述AIE发光体与线粒体间具有静电相互作用；以及通过监测由所述细胞摄取的生物探针发出的荧光来进行成像。13.一种用于溶酶体成像的AIEgen，包含：吗啉官能化的AIE衍生物，其具有选自以下结构所构成的组中的骨架结构：其中R、R’、R”和R”’中的至少一个为并且其中R、R’、R”和R”’独立地选自以下结构所构成的组中：14.一种溶酶体成像和自噬过程可视化的方法，包括：将权利要求12所述的AIEgen引入样品中；以及观察所述AIEgen的荧光从而对溶酶体进行成像并将自噬过程可视化，其中所述AIEgen的荧光是所述AIEgen通过质子化而改变透过性从而进入并积累在溶酶体中而被激发的。15.权利要求13所述的方法，其中所述溶酶体是活哺乳动物细胞的溶酶体。16.权利要求13的方法，其中所述AIEgen与活的哺乳动物细胞一起孵育。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐本忠，赵恩贵，归晨，江美娟，邓海琴，梁玮彤，王志明，赵悦悦，郭子健，露西娅·维利安蒂，谢你，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：中国香港,81