光扳机的工作原理及其应用

光控技术具有非物理接触和时空分辨等优势。光扳机分子是一类重要的光响应分子,它具有光激活、光剪切和光释放三大基本功能,是构筑光控材料的核心元件之一。随着光控技术的应用(尤其在生命领域)不断拓展,对光响应分子特别是光扳机分子提出了新的要求和挑战。本文重点介绍了典型的光扳机分子的种类、基本工作原理以及近年来光扳机分子在生物和材料领域中的应用研究进展。

基于硝基苯类光扳机两亲性嵌段共聚物的合成及其光响应性质研究

以香草醛为原料,制备了连接十二烷基长链的硝基苯类光扳机S-(o-硝基-m-甲氧基-p-十二烷氧基苄醇)(VND),并通过酰胺化反应与PEG1000-NH2生成具有光响应性的两亲性嵌段共聚物聚乙二醇-S-(o-硝基-m-甲氧基-p-十二烷氧基苄酯)(PEG-VND)。红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1 HNMR)证明了合成的结构即为目标产物。PEG-VND可以在水中自组装成胶束,通过马尔文粒径仪和透射电镜(TEM)测定胶束的粒径。用紫外-可见光谱法(UV-Vis)研究胶束溶液随光照时间推移吸收光谱的变化。包载模型药物尼罗红后,检测PEG-VND对尼罗红的光控释放性质,结果表明:PEG-VND随光照时间的增加逐渐降解,尼罗红荧光发射强度逐渐减小,说明光照使得胶束解组装,释放模型药物。制备的快速光响应型控制释药聚合物胶束,具有潜在的生物医学应用的可能性。

单／双光子可激发的香豆素光扳机的光控抗癌前药的设计合成

利用取代7-氨基香豆素作为光扳机,化学键连苯丁酸氮芥抗癌药物构成光控抗癌前药(前药1～2)。一方面通过引入BOC保护的羧酸功能基团使所得的前药能进一步与载体相连构成光控药物释放体系;另一方面通过引入水溶性PEG来改性前药,使所得的光控前药具有更好的水溶性,以便更好地与生物体系相容。通过HPLC光解测试,证明该两种前药可以在单光子可见光、双光子近红外光激发下有效地释放抗癌药物,相比于其他响应体系,该类体系可以通过控制光的条件来控制药物释放的剂量,显示了其在癌症治疗方面的潜在应用。另外,与HeLa细胞作用后的荧光成像测试证明香豆素光扳机优异的发光性质也为光控前药体系提供了荧光示踪功能。

4-(5’-氟尿嘧啶甲基)-3-硝基苯甲酸的合成及光控性能

以3-硝基-4-甲基苯甲酸为原料,经酯化、溴化,再与2,4-双-三甲基硅烷氧基-5-氟尿嘧啶反应,最后水解合成了标题化合物,有关中间体及最终产物经NMR、FT-IR和HRMS进行结构表征。通过UV-Vis、HPLC以及1HNMR跟踪监测标题化合物光照分解的过程,研究其光照分解的速率、半衰期、量子产率以及光照对5-氟尿嘧啶(5-FU)的控释效果。结果表明,标题化合物在365 nm紫外光照射下迅速分解并释放出5-FU,分解速度先快后慢,量子产率为0.028;在以水为主体的溶剂中分解速度最快;光照下5-FU持续释放,避光下停止释放,最终约有86%的5-FU被释放。