- 课题背景
一氧化氮（NO），被誉为“明星分子”，已被证明具有促进心血管平滑肌舒张、抑制血小板凝集、作为神经递质参与神经信号传导和神经细胞调控、作为信号分子参与哺乳动物早期胚胎发育和囊胚着床、参与免疫系统应答以及调控肿瘤细胞的发生、发展和迁移等生物学功能。而NO 供体是指一类在体内经简单酶解或非酶作用后释放出 NO 的化合物, 是 NO 的储运形式, 可以克服 NO 本身难携带、难定量、半衰期短等缺点. NO 供体药物主要是指 NO 供体与已知功效的药物通过某些基团连接起来形成的具有协同生物活性的新化合物。 药理研究证明, 很多 NO 供体药物的药理活性比原药好, 而且不良反应显著低于原药， 同时这类药物还具有提高药物的生物利用度、减小毒副作用、增加药物稳定性、促使药物长效化等优点。
随着纳米技术的蓬勃发展,基于纳米材料的新型NO供体或载体也被不断的开发出来。寻找和开发生物相容性高,稳定性好,释放可控的NO供体纳米材料,广泛应用于生物医学领域,多种NO载体纳米药物已经被开发,包括基于氧化石墨烯的近红外光响应释放NO的二维GO-BNN6纳米复合物,多功能mPEG-PLGA-BNN6-DOX 聚合物等纳米药物,可通过近红外光、紫外/可见光照触发,或自发缓慢释放NO和装载于其中的阿霉素、紫杉醇等化疗药物,以达到化疗增敏和协同治疗的目的。然而，在体内用PA光化学递送生物活性分析物（如NO）监测是一个尚未探索的研究领域，具有控制生物过程调节的巨大潜力。（光声（PA）断层扫描是一种非侵入性技术它结合了组织渗透性近红外（NIR）激发和超声波检测的优点，可在生物组织中达到高达10厘米深度的高分辨率成像。相对于纯光学方法（如荧光成像），这些特性使PA成像成为活体动物成像的有力工具。）虽然已经为各种分析物开发了几种可激活的小分子PA传感器，但PA分子在深部组织分析物传递和监测中的应用少之又少。最近在PA体层检测中体内检测NO的进展激发了大家对开发NO释放的兴趣。
- 要解决的问题
- 设计合成一种NIR响应的NO可控释供体；
- 解决但PA分子在深部组织分析物中探索问题；
- 解决NO供体合成NO 释放基团准确性中所遇到的一系列问题；
- 探索NO供体在细胞中的响应性，释放速率等问题
- 可行性分析
- Photo NOD能够在近红外光照射后选择性地释放，NO photo NOD不是酶的底物，在单光子NIR照射后，photoNOD-1和photoNOD-2释放NO以及rNOD-1或rNOD-2，PA-活性产物其能够比率监测NO释放。
- 课题组实验条件具备，试剂充足且课题组具有一定的NO供体合成基础。所需细胞生物实验条件具备。
3、现阶段参考的相关文献中，针对NO供体设计主题明确，设计合理，虽然仍具有一定的设计缺陷，但对于本课题化合物设计具有指导意义。
- 研究方法和内容
Photo NOD代表第一个小分子分析物包含直接PA读数的供体，可以对活体动物中的分析物释放进行无创监测。
首先我们描述了photoNOD-1和photoNOD-2的合成，表征和体内验证，这是第一个有机，NIR光控制的一氧化氮（NO）供体结合分析物释放的PA读数。这些分子由附有N-芳基的氮杂-BODIPY染料组成。亚硝胺NO供体部分。Photo NOD显示出对各种生物刺激的化学稳定性，包括氧化还原活性金属和CYP450酶，并且在没有辐射的情况下显示出可忽略的细胞毒性。在单光子NIR照射后，photoNOD-1和photoNOD-2释放NO以及rNOD-1或rNOD-2，PA-活性产物，其能够比率监测NO释放。
近期发现可见光59,60 和双光子近红外激活61,62开发Photo NORM s以在NO递送后结合荧光读数。这使得能够基于荧光信号校准释放，而不需要额外的NO检测方法（例如，NO特异性荧光染料或电极）。由于它们能够在精确的飞升体积中引发NO释放，因此它们作为研究细胞培养中NO生物学的工具具有极好的潜力。然而，双光子方法是限于浅组织深度（1.5毫米）和学习细胞培养不能准确模拟体内发现的细胞类型和生化信号的复杂三维网络。这可能会导致细胞和动物研究之间的差异。因此，开发可用于天然深层组织环境的Photo NORM s至关重要。我们知道NIR可光活化NO供体的合成和验证（photoNOD-1和photoNOD-2）可以用PA断层扫描监测基于辐射的NO释放。我们描述了这些分子的NO释放特征，并验证了它们的化学稳定性和生物相容性。此外，我们说明了这些一流捐赠者在体内释放NO的适用性，并证明了对photoNOD-1的选择性照射。
在设计photo NOD时，必须在N-亚硝基键的化学稳定性和基于光的不稳定性之间取得平衡。我们的体外分析表明，除非被光激活，包括在CYP450酶的存在下，两种光偶都是稳定的，减轻了形成有效烷化剂的潜在顾虑。
具体内容上，我们现需要合成一个合适的NO供体，先暂时拟定三个步骤：首先我们用原料NIR-Cl 和间氨基苯甲酸投料反应合成（将溶液加热至85℃，保持至少4小时。将反应冷却并浓缩成油状物，结晶成固体。用1：3v / v EtOAc /己烷洗涤固体，得到一批纯产物。然后将滤液浓缩成固体并用1：4EtOAc /己烷洗涤，得到第二批纯产物），接着对亚氨基进行亚硝化反应，最用用PEG修饰得到合适的NO供体。在监测方面，我们需要活体的细胞或者诱惑性的生物组织来测试供体实际的释放速率，以观察期响应性问题。
- 工作计划
2月25日—3月10日：完成文献查阅、开题报告等前期工作。
3月10日—5月10日：完成荧光探针分子的设计和合成，表征等工作。
