CN116135228B - 一种竹红菌素2-位氨基取代或乙二胺取代的衍生物在制备抗肿瘤光动力药物中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种竹红菌素的2‑位氨基取代的衍生物(式I)或乙二胺取代的衍生物(式II和式III)作为光动力药物用于治疗如下肿瘤：消化道肿瘤相关的食管癌、胃癌、肺癌、肝癌、胆管癌、结肠癌细胞；头颈面部肿瘤相关的脑癌、头颈癌、舌癌、鼻癌、口腔癌、脑胶质瘤细胞；皮肤肿瘤相关的基底细胞癌、鳞状皮肤癌、皮肤T细胞淋巴瘤、黑色素瘤细胞；生殖泌尿系统肿瘤相关的前列腺癌、膀胱癌细胞。同时此类衍生物可通过自身荧光定位肿瘤组织所在的位置，用于荧光引导的肿瘤手术切除。

Description

一种竹红菌素2-位氨基取代或乙二胺取代的衍生物在制备抗 肿瘤光动力药物中的应用

技术领域

本发明涉及光敏剂药物技术领域，具体涉及一种竹红菌素衍生物在制备光动力抗肿瘤药物中的应用。

背景技术

光动力作用是在光的作用下，光敏剂使得机体细胞或生物分子发生机能或形态的变化，进而导致细胞的损伤和坏死。利用光动力作用选择性破坏病变组织以达到治疗目的的无创或微创治疗技术称为光动力疗法(PDT)。光动力疗法中，光敏剂选择性聚集在靶细胞组织中，受到适当波长的光照射，吸收光子能量，从基态变为激发态。由于激发态的光敏物质极不稳定，随后会经过物理退激或化学退激过程释放能量回到基态。其中，化学退激过程产生大量的自由基和单线态活性氧(ROS)，ROS通过与细胞产生作用氧化氨基酸、不饱和脂肪酸、腺苷等多种生物大分子，损伤细胞结构、影响细胞功能，进而导致细胞死亡。而正常组织吸收的光敏剂已经代谢排出，不产生光动力作用。光敏剂、光源与氧为光动力疗法的三要素，光敏剂特异性聚集于靶点、光与光敏剂产生化学作用产生单线态氧等活性物质、活性物质定向损伤靶细胞是光动力疗法的关键环节。

肿瘤是光动力治疗应用最广泛的领域。目前临床上有十几种肿瘤的光动力治疗取得了良好的效果。PDT可以根治早期原位的恶性肿瘤，对于中期肿瘤可作姑息治疗，改善症状、延长生命，对于肿瘤手术切除部位的PDT，激光照射可以预防肿瘤的复发。体表部位的恶性肿瘤由于病变部位较浅，激光能直接穿透病灶，特别适合于进行光动力治疗；对于较深部位的恶性肿瘤，可以利用腔镜进行照光治疗。此外，通过一些特殊的方法，光动力疗法还可用于介入治疗肝癌或骨髓净化等。与传统的三大治疗手段(手术、化疗、放疗)相比，光动力治疗更具有针对性，可以定向消灭原发和复发肿瘤，且毒副作用小，很少损伤正常细胞，对各类型肿瘤都具有治疗作用。随着光敏剂的改进，以及光动力治疗技术的发展，PDT疗法的局限与不足逐步改善，但其应用于临床还有一定的限制，针对不同患者，如何制定个体化治疗方案，根据肿瘤的大小和深度确定治疗范围，以及光源的选择、功率的大小等均需进一步研究。目前，光动力疗法在治疗体表部肿瘤，包括皮肤肿瘤和癌前病变(如基底细胞癌、鳞状皮肤癌、黑色素瘤、皮肤T细胞淋巴瘤等)、头颈部肿瘤(如鼻咽癌、喉癌、舌癌、口腔癌等)、脑部肿瘤(脑胶质瘤)、生殖肿瘤(前列腺癌、膀胱癌、宫颈癌等)以及消化系统肿瘤(胆管癌、胃癌、肺癌、肝癌、结直肠癌)等方面均有报道。光动力治疗不但对于许多原发性的肿瘤具有很好的疗效，而且对于许多转移性的肿瘤更是具有独到的技术优势。研究表明，光动力疗法在抗肿瘤的可能作用机制是直接杀伤肿瘤细胞或者是抗血管光动力疗法。直接杀伤肿瘤细胞利用了光动力疗法的双重选择性，光敏剂有选择性的潴留在肿瘤细胞处，以及在特定波长光波的照射下病灶附近产生ROS导致肿瘤细胞的病变和消亡。抗血管光动力疗法是肿瘤细胞的存活依赖于血管的供养，光动力疗法能损伤与肿瘤相关的脉管系统，导致肿瘤缺血性死亡。如果在血管内光敏剂的浓度峰值期加以光照，能够造成微血管损伤，病灶内供血不足，从而使细胞发生坏死或凋亡。

光敏剂是光动力治疗中的最关键因素。第一代光敏剂发展于上世纪70年代和80年代早期，主要是以血卟啉为代表的卟啉衍生物(HpD)光敏剂，以猪血或牛血为原料提取得到的混合物，其有效成分主要是双血卟啉醚或酯。其临床应用历史最长、研究也最详细。包括加拿大、美国、德国、俄罗斯、比利时以及我国自行研制的癌卜啉、癌光啉、光卟啉等。在过去30年间，有多种HpD商业产品可供临床使用，成千上万例患者接受了PDT治疗。关于HpD的研究成果已经在一些体表肿瘤的治疗中获得成效，并且对于支气管肺癌等呼吸道肿瘤的治疗效果也相当显著。此外，HpD对于上消化道恶性肿瘤的治疗也有不错的疗效，甚至有少数病例达到了临床治愈。巴雷特食管是食管癌的一种非常重要的癌前病变，目前HpD已成为首选治疗手段之一。此外，HpD对头颈部肿瘤、脑瘤、膀胱癌、胆管癌也有良好的治疗效果。第一代光敏剂虽然在肿瘤治疗中疗效确切，但仍存在许多不足之处，如成分复杂、组织选择性差、代谢缓慢、避光时间长、有一定毒性等。第二代光敏剂发展始于上世纪80年代后期，第二代光敏剂的活性、吸收光谱和组织选择性比第一代光敏剂有很大的改进。第二代光敏剂大多为单体化合物，包括卟啉类衍生物、金属酞菁、叶绿素降解衍生物、稠环醌类化合物以及卟吩类等。1990年内源性卟啉光敏剂ALA已成功的应用于生殖器尖锐湿疣疾病的治疗，如今，ALA介导的光动力治疗已经广泛应用于肿瘤性皮肤病，如鳞状细胞癌、基底细胞癌等；金丝桃素光敏剂近年来在抗肿瘤方面有了许多研究，金丝桃素介导的PDT能够治疗胰腺癌、膀胱癌、淋巴癌、前列腺癌和基体细胞癌等各种肿瘤的治疗；酞菁类光敏剂目前已应用于在俄罗斯等国家和地区，其抗肿瘤和抗感染效果显著并在Ⅰ/Ⅱ期临床研究中也显示出良好的安全性。第二代光敏剂的化学结构明确，单线态氧产率高，光敏期短，且最大吸收波长红移，增加了光动力治疗的深度，因而商业化和临床应用前景非常乐观，但仍存在分离纯化难度较高、靶向性不理想的缺陷。第三代光敏剂发展始于20世纪末，为了改善生物相容性、靶向性、开发光敏药物传输系统，开发的第三代光敏剂是将卟啉或酞菁类母体与某些具有生物特性的化学物质如：氨基酸、聚合物、蛋质、糖类、脂质体、肿瘤组织表达的抗原、受体相应的抗体或配体等结合，构建出既具有肿瘤导向定位又能发挥光动力治疗效果的光敏体系。例如，血卟啉与单克隆抗体相结合对靶细胞具有非常大的杀伤作用；酞菁-脂蛋白配合物相比于未配合的酞菁配合物，对肿瘤组织的摄取率无论在离体和在体实验中均有较大的提高。目前第三代光敏剂尚处在临床前的动物研究阶段，离真正的临床应用尚有距离。

尽管上述光敏剂在不同时期经过几十年的发展，已经在光动力治疗肿瘤中得到长足的进步，然而此类光敏剂的种类比较单一，基本都是卟啉类的衍生物。卟啉类的衍生物在体内的代谢时间较长，早期的HpD在人体的代谢时间需要1-3个月，尽管后来发展的华卟啉纳在体内的代谢时间大幅缩短到一两个星期，但还存在光疗窗口吸光能力不强，立体异构体难以化学分离等问题，因此迫切需要发展具有新型结构的高效光敏剂。

竹红菌素(hypocrellins)是从我国云南海拔3000米以上的箭竹林中发现的一种竹寄生真菌竹红菌(Hypocrellabambuase)以及竹黄菌(Shiraiabambusicola)子座中提取分离到的天然光敏剂，属于苝醌类化合物。天然竹红菌素主要有竹红菌甲素、竹红菌乙素等组分，其中甲素占95％。在碱性条件下，竹红菌甲素可以脱水转化为竹红菌乙素，转化率最高可以达到99％。相比于临床上用的光疗药物血卟啉衍生物(HpD)，竹红菌素有诸多优势：如组成简单、原料容易纯化、三重态量子产率和单重态氧量子产率高、光毒性高、暗毒性低、兼具TypeⅠ和TypeⅡ双重光动力机制、排泄快等，是一类非常有应用前景的光敏剂。此外，竹红菌素的结构易于化学修饰，修饰后的衍生物能够满足其吸收波长在光疗窗口(600-900nm)吸收光能力较强、且水溶性能满足临床静脉注射之需求，因此竹红菌素作为光动力药物具有广阔的应用前景。然而，竹红菌素光敏剂用于肿瘤的治疗目前还处于实验室研究阶段，还未有相关的用于临床研究的竹红菌素药物。因此，迫切需要开发新的竹红菌素类光动力药物在临床上用于肿瘤的光动力治疗。

发明人曾经首次披露了一种竹红菌素的2-位氨基取代或乙二胺取代的衍生物(CN201610894129.0)，经过进一步的研究，我们惊奇的发现，此类衍生物能高效杀灭某些特定的肿瘤细胞，如消化道肿瘤相关的食管癌、胃癌、肺癌、肝癌、胆管癌、结肠癌细胞；头颈面部肿瘤相关的头颈癌、脑癌、舌癌、鼻癌、口腔癌、脑胶质瘤细胞；皮肤肿瘤相关的基底细胞癌、鳞状皮肤癌、皮肤T细胞淋巴瘤、黑色素瘤细胞；生殖泌尿系统肿瘤相关的列腺癌、膀胱癌细胞。此外，针对一些特殊肿瘤(如脑胶质瘤)手术中没有介导药物来定位指导肿瘤的切除的问题，发明人发现此类竹红菌素衍生物能特异地聚集在脑胶质瘤细胞和组织中，没有肿瘤的脑部区域无光敏剂聚集，具有很好的肿瘤靶向富集作用，此时用特定波长的光照射肿瘤组织，可以激发出可探测的荧光从而定位肿瘤组织所在位置，用于荧光引导的肿瘤切除手术(fluorescence-guided surgery，FGS)。

发明内容

为改善上述技术问题，本发明提供如式(I)、式(II)或式(III)所示的化合物，竹红菌素2-位氨基取代或乙二胺取代的衍生物，其异构体、同位素标记物、药学上可接受的盐或溶剂合物在制备光动力抗肿瘤药物中的应用，所述肿瘤为食管癌、胃癌、肺癌、肝癌、胆管癌、结肠癌、头颈癌、脑癌、舌癌、鼻癌、口腔癌、脑胶质瘤、基底细胞癌、鳞状皮肤癌、皮肤T细胞淋巴瘤、黑色素瘤、前列腺癌、膀胱癌。

式(I)中R₁的结构通式如式(IV)所示，R₂为-H或-COCH₃：

式(IV)中，0≤m≤12、0≤n≤500、0≤p≤12、0≤q≤12；所述m、n、p、q为零或正整数；Y为连接基团；Z为端基；(OCH₂CH₂)_n为聚乙二醇单元；

式(IV)中连接基团Y为O、NH、S、羧酸酯基、酰胺基、磺羧酯基、亚苯基、3-12碳原子的亚烯基或3-12碳原子的环烷基；

所述3-12碳原子的环烷基包含取代或非取代或含有杂原子的环烷基，所述杂原子为氧、氮或硫原子；所述取代基为1-12碳原子的烷基；

式(IV)中端基Z为氢、1-12碳原子的烷基、1-12个碳原子的烷氧基、苯基、羟基、氨基、巯基、羧酸基、磺酸基、吡啶基、季铵盐或吡啶盐；

所述端基Z为季铵盐时，所述季铵盐上三个取代基分别独立或同时为1-12碳原子的烷基；季铵盐中的阴离子为药物制剂所允许的阴离子；

所述端基Z为吡啶盐时，所述吡啶盐中吡啶环上的取代基在邻位、间位或对位；吡啶盐是由吡啶和不同链长的含1-12碳原子卤代烃季铵化而成；吡啶盐中的阴离子为药物制剂所允许的阴离子；

式(II)中取代基R₂为-H或-COCH₃：

式(II)中R₃～R₈相同或不同，如式(I)中取代基R₁的定义，即R₃～R₈相同或不同，独立地如式(IV)所示。

优选地，上述式(IV)中所述连接基团Y为：-O-；-NH-；-S-；-COO-；-O-CO-；-CONH-；-NH-CO-；-SO₃-；-SO₂-NH-；-C₆H₄-(苯基)；-C₃H₄-(环丙基)；-C₄H₆-(环丁基)；-C₅H₈-(环戊基)；-C₅H₇(CH₃)-(甲基环戊基)；-C₆H₁₀-(环己基)；-C₆H₉(CH₃)-(甲基环己基)；-C₇H₁₂-(环庚基)；(哌嗪基)。

优选地，上述式(IV)中所述端基Z为：-H；-CH₃；-C₂H₅；-C₄H₉；-C₆H₁₃；-OCH₃；-OC₂H₅；-OC₄H₉；-OC₆H₁₃；-C₆H₅；-OH,-NH₂；-SH；-COOH；-COOCH₃；-SO₃H；-C₅H₄N；-C₅H₄N⁺；-N⁺(CH₃)₃；-N⁺(C₂H₅)₃；-N⁺(C₆H₁₃)₃；-N⁺(CH₃)₂(C₂H₅)；-N⁺(CH₃)₂(C₆H₁₃)；-N⁺(CH₃)₂(C₈H₁₇)。

在一个实施方式中，m为0～8的整数，n为0～200的整数，p为0～8的整数，q为0～8的整数，例如0,1,2,3,4等。

具体的，所述式I和式I’衍生物为烯醇互变异构体；式II和式II’中衍生物为烯醇互变异构体；式III和式III’中衍生物为烯醇互变异构体。

优选地，所述取代基R₁为不同链长的醇、及其和羧基聚乙二醇形成的羧酸酯：-(CH₂)_m-OH；-(CH₂)_m-OCH₃；-(CH₂)_m-O-CO-CH₂CH₂-(OCH₂CH₂)_n-OCH₃[m为1～8之间的整数，n为0～100之间的整数]；

优选地，所述取代基R₁为不同链长的羧酸、及其和聚乙二醇形成的羧酸酯或酰胺：-(CH₂)_m-COOH；-(CH₂)_m-COOCH₃；-(CH₂)_m-CO-(OCH₂CH₂)_n-OH；-(CH₂)_m-CO-(OCH₂CH₂)_n-OCH₃；-(CH₂)_m-CO-NH-CH₂CH₂-(OCH₂CH₂)_n-OCH₃[m为1～8之间整数，n为0～100之间的整数]；

优选地，所述取代基R₁为不同链长的磺酸基以及磺酸基和聚乙二醇形成的磺酸酯或磺酰胺：-(CH₂)_m-SO₃H；-(CH₂)_m-SO₂-(OCH₂CH₂)_n-OH；-(CH₂)_m-SO₂-(OCH₂CH₂)_n-OCH₃；-(CH₂)_m-SO₂-NH-CH₂CH₂-(OCH₂CH₂)_n-OH；-(CH₂)_m-SO₂-NH-CH₂CH₂-(OCH₂CH₂)_n-OCH₃[m为1～8之间的整数，n为0～100之间的整数]；

优选地，所述取代基R₁为硫杂聚乙二醇：-CH₂CH₂-SH；-CH₂CH₂-S-CH₂CH₂OH；-CH₂CH₂-S-CH₂CH₂OCH₃；-CH₂CH₂-S-CH₂CH₂-(OCH₂CH₂)_n-OH；

优选地，所述取代基R₁为烷基、氨基、羟基，或含苯基、吡啶基、烯烃的取代基：-H；-CH₃；-C₂H₅；-C₃H₇；-C₄H₉；-C₅H₁₁；-C₆H₁₃；-C₈H₁₇；-NH₂；-NHCH₃；-NHC₂H₅；-OH；-CH₂CH＝CH₂；-(CH₂)₂CH＝CH₂；-(CH₂)₃CH＝CH₂；-CH₂C₆H₅；-C₅H₄N；-CH₂C₅H₄N；-(CH₂)₂C₅H₄N；-NHC₆H₅；-NHC₅H₄N；

优选地，所述取代基R₁为含环烷基的取代基：-C₃H₅(环丙基)、-C₄H₇(环丁基)、-C₅H₉(环戊基)、-C₆H₁₁(环己基)、-C₆H₁₀(CH₃)(甲基环己基)、-C₆H₁₀(OH)(羟基环己基)、-C₇H₁₃(环庚基)、-CH₂C₆H₁₀COOH、-CH₂C₆H₁₀COOCH₃、-CH₂C₆H₁₀OH、-C₆H₁₀COOH；

更优选地，所述取代基R₁为含有取代基的环己烷(-C₆H₁₀-OH；-CH₂C₆H₁₀COOH；-CH₂C₆H₁₀COOCH₃；-CH₂C₆H₁₀OH；-C₆H₁₀COOH)，所属取代基位于环己烷的邻位、对位、间位；

优选地，所述取代基R₁为含季铵盐的取代基：-(CH₂)_m-N⁺(CH₃)₃；-(CH₂)_m-N⁺(CH₃)₂(C₂H₅)；-(CH₂)_m-N⁺(CH₃)₂(C₃H₇)；-(CH₂)_m-N⁺(CH₃)₂(C₄H₉)；-(CH₂)₃-N⁺(CH₃)₂(C₆H₁₃)；-(CH₂)_m-N⁺(CH₃)₂(C₈H₁₇)；-(CH₂)_m-N⁺(CH₃)₂(C₁₂H₂₅)；-(CH₂)_m-O-CO-(CH₂)₂-N⁺(CH₃)₃；-(CH₂)_m-O-CO-(CH₂)₃-N⁺(CH₃)₃；-(CH₂)_m-O-CO-(CH₂)₄-N⁺(CH₃)₃；-(CH₂)_m-O-CO-(CH₂)₅-N⁺(CH₃)₃；-(CH₂)_m-O-CO-(CH₂)₆-N⁺(CH₃)₃；-(CH₂)_m-COO-(CH₂)₂-N⁺(CH₃)₃；-(CH₂)_m-COO-(CH₂)₃-N⁺(CH₃)₃；-(CH₂)_m-COO-(CH₂)₄-N⁺(CH₃)₃；-(CH₂)_m-COO-(CH₂)₅-N⁺(CH₃)₃；-(CH₂)_m-COO-(CH₂)₆-N⁺(CH₃)₃；-(CH₂)_m-CONH-(CH₂)₂-N⁺(CH₃)₃；-(CH₂)_m-CONH-(CH₂)₃-N⁺(CH₃)₃；-(CH₂)_m-CONH-(CH₂)₄-N⁺(CH₃)₃[m为1～8之间的整数]；

优选地，所述取代基R₁为含杂环的取代基：

根据本发明的实施方案，所述肿瘤为食管癌、胃癌、肺癌、肝癌、胆管癌、结肠癌、头颈癌、脑癌、舌癌、鼻癌、口腔癌、脑胶质瘤、基底细胞癌、鳞状皮肤癌、皮肤T细胞淋巴瘤、黑色素瘤、前列腺癌、膀胱癌。

根据本发明的实施方案，所述肿瘤细胞为食管癌细胞AKR、胃癌细胞MFC、肺癌细胞A549、肝癌细胞HepG2、胆管癌细胞MCC、结肠癌细胞HCT116、头颈癌细胞SCC2、脑癌细胞G442、舌癌细胞TSCCa、鼻癌细胞KB、口腔癌细胞CAL27、脑胶质瘤细胞C6、基底细胞癌细胞BCC、鳞状皮肤癌细胞PECA、皮肤T细胞淋巴瘤HH、黑色素瘤细胞B16、前列腺癌细胞LNCaP、膀胱癌细胞MBT-2。

根据本发明的实施方案，所述药物可以为光动力药物、荧光介导药物。

根据本发明的实施方案，所述药物可以富集在所述肿瘤细胞中。

根据本发明的实施方案，所述药学上可接受的盐包括所述式(I)化合物与选自丙酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、富马酸、马来酸、乳酸、苹果酸、酒石酸和柠檬酸中的有机酸或选自天冬氨酸和谷氨酸中的酸性氨基酸形成酯后再与无机碱形成的盐，包括钠、钾、钙、铝盐和铵盐，或者与有机碱形成的盐，包括甲胺盐、乙胺盐和乙醇胺盐；或者与选自赖氨酸、精氨酸和鸟氨酸中的碱性氨基酸形成酯后再与选自盐酸、氢溴酸、氢氟酸、硫酸、硝酸和磷酸中的无机酸形成的盐，或者与选自甲酸、乙酸、苦味酸、甲磺酸中的有机酸形成的盐。

本发明还提供一种式(I)、式(II)或式(III)所示的化合物、其异构体、同位素标记物、药学上可接受的盐或溶剂合物在制备荧光介导药物以指导肿瘤的边界切除的应用。

本发明还提供如式(I)、式(II)或式(III)所示的化合物，其异构体、同位素标记物或药学上可接受的盐在治疗肿瘤疾病中的应用，所述肿瘤为食管癌、胃癌、肺癌、肝癌、胆管癌、结肠癌、头颈癌、脑癌、舌癌、鼻癌、口腔癌、脑胶质瘤、基底细胞癌、鳞状皮肤癌、皮肤T细胞淋巴瘤、黑色素瘤、前列腺癌、膀胱癌。

根据本发明的实施方案，所述治疗为光动力灭活肿瘤细胞或者作为荧光介导药物指导肿瘤的边界切除。

本发明还提供预防或治疗肿瘤疾病的方法，包括给予患者预防或治疗有效量的式(I)、式(II)或式(III)所示的化合物，其异构体、同位素标记物、药学上可接受的盐或溶剂合物中的至少一种。

在一些实施方案中，所述患者是人。

有益效果

1)本发明所述式(I)、式(II)或式(III)的化合物，作为光动力药物能高效杀灭如下癌症或肿瘤细胞：食管癌、胃癌、肺癌、肝癌、胆管癌、结肠癌、头颈癌、脑癌、舌癌、鼻癌、口腔癌、脑胶质瘤、基底细胞癌、鳞状皮肤癌、皮肤T细胞淋巴瘤、黑色素瘤、前列腺癌、膀胱癌，20～30nM浓度的此类光动力药物能杀灭90％以上的肿瘤细胞，而对正常细胞基本没有影响，并在一周后药物基本排出体外；

2)本发明首次披露一种竹红菌素衍生物作为临床肿瘤手术中的介导药物用来指导肿瘤的切除。此类衍生物能特异地聚集在肿瘤组织中，没有肿瘤的区域无光敏剂聚集，具有很好的肿瘤靶向富集作用，此时用特定波长的光照射肿瘤组织，可以激发产生可探测的荧光从而定位肿瘤组织所在的位置，用于荧光引导的肿瘤切除手术。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为竹红菌素2-位氨基取代或乙二胺取代衍生物的结构通式。

图2为竹红菌乙素的2-位聚乙二醇-氨基戊醇取代的衍生物HB-4-PEGn的合成方法。

图3为脱乙酰基竹红菌素HC和甲基乙二胺的反应产物HC-74和HC-75。

图4(a)为商用卟啉类光敏剂PpIX和Ce6的吸收光谱对比图。图4(b)为竹红菌乙素HB、HB的2-位取代产物HB-6-PEG1(实施例6)、乙二胺取代产物HC-74(实施例31)的吸收光谱对比图。

图5为衍生物HB-45、HC-45(实施例23)与活性氧捕获剂作用的ESR图：(a)单重态氧捕获剂；(b)超氧自由基捕获剂。

图6(a)为实施例31中的HB-73的光降解曲线；图6(b)为实施例31中的HC-73的光降解曲线；图6(c)为实施例32中的HC-80的光降解曲线。

图7为衍生物HB-2-PEG4(实施例2)、HC-2-PEG8(实施例2)、HC-73(实施例31)、HC-80(实施例32)和商用光敏剂(Ce6、血卟啉HpD)在20mW/cm²的激光器光照30min的光稳定性对比图。

图8为衍生物HB-3-PEG4(实施例3)、HC-3-PEG8(实施例3)、HC-73(实施例31)、HB-77(实施例32)和商用光敏剂(血卟啉HpD)的pH稳定性对比图。

图9为衍生物HB-1-PEG12(实施例1)在A549细胞中的共聚焦荧光成像图：(a)暗场和明场叠加图像；(b)暗场图像；(c)明场图像。

图10-1为HB-1-PEG4和HC-1-PEG8(实施例1)、以及商用光敏剂HpD对食管癌细胞AKR的暗毒性图(a)和光毒性图(b)。

图10-2为HB-3-PEG8和HC-3-PEG16(实施例3)、以及商用光敏剂HpD对肺癌细胞A549的暗毒性图(a)和光毒性图(b)。

图10-3为HB-6-PEG2和HC-6-PEG6(实施例6)、以及商用光敏剂HpD对肝癌细胞HepG2的暗毒性图(a)和光毒性图(b)。

图10-4为HB-14-PEG6和HC-14-PEG12(实施例13)、以及商用光敏剂HpD对结肠癌细胞HCT116的暗毒性图(a)和光毒性图(b)。

图10-5为HB-19-PEG4和HC-19-PEG8(实施例15)、以及商用光敏剂HpD对胆管癌细胞MCC的暗毒性图(a)和光毒性图(b)。

图10-6为HB-45和HC-45(实施例23)、以及商用光敏剂HpD对胃癌细胞MFC的暗毒性图(a)和光毒性图(b)。

图11(a)为HB-10-PEG4和HC-10-PEG8(实施例10)、以及HpD对脑癌细胞G442的光毒性图；

图11(b)为HB-12-PEG8和HC-12-PEG12(实施例12)、HpD对头颈癌细胞SCC2光毒性图；

图11(c)为HB-20-PEG6和HC-20-PEG12(实施例16)以及HpD对舌癌细胞TSCCa的光毒性图。

图12(a)为HB-29和HC-29(实施例19)、以及商用光敏剂HpD对鼻癌细胞KB的光毒性图；

图12(b)为HB-61和HC-61(实施例28)、以及HpD对口腔癌细胞CAL27的光毒性图；

图12(c)为HB-73(实施例31)、HC-80(实施例32)、以及HpD对脑胶质瘤细胞C6光毒性图。

图13(a)为HB-4-PEG8和HC-4-PEG16(实施例4)、HpD对基底细胞癌细胞BCC光毒性图；

图13(b)为HB-9-PEG4和HC-9-PEG8(实施例9)、以及HpD对黑色素瘤细胞B16的光毒性图；

图13(c)为HB-36和HC-36(实施例20)、以及HpD对鳞状皮肤癌细胞PECA的光毒性图。

图14(a)为HB-70和HC-71(实施例30)、以及HpD对前列腺癌细胞LNCaP的光毒性图；

图14(b)为HB-73和HC-73(实施例31)、以及HpD对膀胱癌细胞MBT-2的光毒性图；

图14(c)为HC-80(实施例32)和HC-81(实施例33)、以及剂HpD对皮肤T细胞淋巴癌细胞HH的光毒性图。

图15为本发明的衍生物尾静脉注射给药4h后，在不同肿瘤模型的小鼠体内荧光成像图：(a)HB-1-PEG4(实施例1)用于食管癌肿瘤AKR细胞成像；(b)HC-3-PEG12(实施例3)用于胃癌MFC细胞成像；(c)HB-6-PEG8(实施例6)用于肺癌A549细胞成像；(d)HB-7-PEG16(实施例7)用于肝癌HepG2细胞成像；(e)HC-9-PEG10(实施例9)用于胆管癌MCC细胞成像；(f)HC-1-PEG50(实施例1)用于结肠癌HCT116细胞成像。

图16为本发明的衍生物尾静脉注射给药4h后，在不同肿瘤模型的小鼠体内荧光成像图：(a)HB-11-PEG6(实施例11)用于脑癌G442细胞成像；(b)HC-18-PEG8(实施例15)用于头颈癌SCC2细胞成像；(c)HC-45(实施例23)用于舌癌TSCCa细胞成像；(d)HC-57(实施例27)用于口腔癌CAL27细胞成像；(e)HB-65(实施例29)用于鼻癌KB细胞成像；(f)HC-81-PEG16(实施例34)用于脑胶质瘤C6细胞成像。

图17为本发明的衍生物尾静脉注射给药4h后，在不同肿瘤模型的小鼠体内荧光成像图：(a)HB-5-PEG10(实施例5)用于基底细胞癌BCC细胞成像；(b)HC-8-PEG12(实施例8)用于鳞状皮肤癌PECA细胞成像；c)HB-64(实施例28)用于黑色素瘤B16细胞肿成像；d)HB-89-PEG16(实施例36)用于皮肤T细胞淋巴癌HH细胞成像；e)HC-90-PEG30(实施例37)用于前列腺癌LNCaP细胞肿瘤成像；f)HC-91-PEG16(实施例38)用于膀胱癌MBT-2细胞成像。

图18为本发明的衍生物瘤内注射给药4h后，在不同肿瘤模型的小鼠体内荧光成像图：(a)HB-28(实施例19)用于基底细胞癌BCC细胞成像；(b)HC-36(实施例20)用于鳞状皮肤癌PECA细胞成像；(c)HB-45(实施例23)用于黑色素瘤B16细胞成像；(d)HC-73(实施例31)用于皮肤T细胞淋巴癌HH细胞成像；(e)HC-77(实施例32)用于肺癌A549细胞成像；(f)HC-80(实施例32)用于胆管癌MCC细胞成像。

图19为实施例3中的HB-3-PEG12尾静脉给药后，在荷瘤鼠体内0～5h荧光成像图。

图20为0.1W/cm²的635nm激光器光照10min，接种肺癌细胞(A549)的小鼠光动力治疗6天和12天后的光动力治疗效果图：第一排为未注射药物，只注射生理盐水；第二排为尾静脉注射药物HB-1-PEG8(实施例1)。

图21不同的光敏药物尾静脉注射给药后，用0.1W/cm²的635nm激光器光照10min，接种荷瘤小鼠的光动力治疗6天后的肿瘤部位图片：图(a)为接种脑胶质瘤细胞(C6)的小鼠未注射药物，只注射生理盐水；图(b)为接种脑胶质瘤细胞(C6)的小鼠尾静脉注射药物HB-6-PEG6(实施例6)；图(c)为接种黑色素瘤细胞(B16)的小鼠尾静脉注射药物HC-9-PEG8(实施例9)；图(d)为接种膀胱癌细胞(MBT-2)的小鼠尾静脉注射药物HB-63(实施例28)；

图22不同的光敏药物瘤内注射给药后，用0.1W/cm²的635nm激光器光照10min，接种荷瘤小鼠的光动力治疗6天后的肿瘤部位图片：图(a)为接种胆管癌细胞(MCC)的小鼠瘤内注射药物HB-29(实施例19)；图(b)为接种结肠癌细胞(HCT116)的小鼠瘤内注射药物HB-45(实施例23)；图(c)为接种口腔癌细胞(CAL27)的小鼠瘤内注射药物HC-73(实施例31)；图(d)为接种基底细胞癌细胞(BCC)的小鼠瘤内注射药物HC-80(实施例32)；

图23示出衍生物HB-1-PEG6(实施例1)、HB-73(实施例31)、以及HC-80(实施例32)对HeLa细胞的光动力效果图。

具体实施方式

下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。

除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。

本发明中，所述实验方法如无特殊说明则均为常规方法。所用的原料如无特别说明均可从公开的商业途径获得；所述百分比如无特殊说明，均为质量百分比；所述M如无特殊说明，均为mol/L。

本发明所用原料为竹红菌甲素HA、竹红菌乙素HB、以及脱乙酰基竹红菌素HC；本发明所涉及的所有竹红菌素衍生物如实施例1～38所示，其中部分衍生物的表征结果如表1所示。

另外需注意的是，本发明中涉及需要保护的竹红菌素衍生物均含有两种烯醇互变异构体，两种异构体的化学结构如式(I)和(I’)、式(II)和(II’)、式(III)和(III’)当然均在保护范围之内。为了简便起见，本发明所有实施例中只列出了其中一种烯醇互变异构体，另一种烯醇互变异构体及其相应的结构通式在说明书中有详细的说明，其结构当然在保护范围之列。此外，本发明中涉及的竹红菌素衍生物的结构通式包含了聚乙二醇单元(PEGn)，其单元数n为0～100之间的任意整数，其所对应的化学结构当然均在保护范围之内。为了简便起见，本发明所有实施例中只列举了部分整数，其余部分所对应的结构通式在说明书中有详细的说明，其结构当然在保护范围之列。本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及以端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

实施例1

竹红菌乙素(HB)或脱乙酰基竹红菌素(HC)和氨基乙醇、氨基乙醇甲醚、氨基乙醇-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-1、HB-1-CH₃、HB-1-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-1、HC-1-CH₃、HC-1-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例2

HB(或HC)分别和氨基丙醇、氨基丙醇甲醚、氨基丙醇-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-2、HB-2-CH₃、HB-2-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-2、HC-2-CH₃、HC-2-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例3

HB(或HC)分别和氨基丁醇、氨基丁醇甲醚、氨基丁醇-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-3、HB-3-CH₃、HB-3-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-3、HC-3-CH₃、HC-3-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例4

HB(或HC)分别和氨基戊醇、氨基戊醇甲醚、氨基戊醇-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-4、HB-4-CH₃、HB-4-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-4、HC-4-CH₃、HC-4-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例5

HB(或HC)分别和氨基己醇、氨基己醇甲醚、氨基己醇-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-5、HB-5-CH₃、HB-5-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-5、HC-5-CH₃、HC-5-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例6

HB(或HC)分别和氨基聚乙二醇、氨基聚乙二醇甲醚反应，HB的2-位取代产物分别为HB-6-PEGn、HB-6-PEGn-CH₃，HC的2-位取代产物分别为HC-6-PEGn、HC-6-PEGn-CH₃(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例7

HB(或HC)分别和氨基乙酸、氨基乙酸甲酯、氨基乙酸-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-7、HB-7-CH₃、HB-7-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-7、HC-7-CH₃、HC-7-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例8

HB(或HC)分别和氨基丙酸、氨基丙酸甲酯、氨基丙酸-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-8、HB-8-CH₃、HB-8-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-8、HC-8-CH₃、HC-8-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例9

HB(或HC)分别和氨基丁酸、氨基丁酸甲酯、氨基丁酸-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-9、HB-9-CH₃、HB-9-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-9、HC-9-CH₃、HC-9-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例10

HB(或HC)分别和氨基戊酸、氨基戊酸甲酯、氨基戊酸-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-10、HB-10-CH₃、HB-10-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-10、HC-10-CH₃、HC-10-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例11

HB(或HC)分别和氨基己酸、氨基己酸甲酯、氨基己酸-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-11、HB-11-CH₃、HB-11-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-11、HC-11-CH₃、HC-11-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例12

HB(或HC)分别和氨基乙酸酰胺-聚乙二醇、氨基丙酸酰胺-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-12-PEGn、HB-13-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-12-PEGn、HC-13-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例13

HB(或HC)分别和氨基丁酸酰胺-聚乙二醇、氨基戊酸酰胺-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-14-PEGn、HB-15-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-14-PEGn、HC-15-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例14

HB(或HC)分别和氨基甲磺酸-聚乙二醇、氨基乙磺酸-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-16-PEGn、HB-17-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-16-PEGn、HC-17-PEGn(n为1～100之间的整数)，结构式如下所示：

实施例15

HB(或HC)分别和氨基丙磺酸-聚乙二醇、氨基丁磺酸-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-18-PEGn、HB-19-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-18-PEGn、HC-19-PEGn(n为1～100之间的整数)，结构式如下所示：

实施例16

HB(或HC)分别和氨基甲磺酰胺-聚乙二醇、氨基乙磺酰胺-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-20-PEGn、HB-21-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-20-PEGn、HC-21-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例17

HB(或HC)分别和氨基丙磺酰胺-聚乙二醇、氨基丁磺酰胺-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-22-PEGn、HB-23-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-22-PEGn、HC-23-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例18

HB(或HC)分别和硫代氨基乙二醇、硫代甘二醇胺反应，HB的2-位取代产物分别为HB-24、HB-24-CH₃、HB-25，HC的2-位取代产物分别为HC-24、HC-24-CH₃、HC-25，其结构式如下所示：

实施例19

HB(或HC)分别和不同链长的烷基胺(乙胺、丙胺、丁胺、己胺、辛胺)反应，HB的2-位取代产物分别为HB-26～HB-30，HC的2-位取代产物分别为HC-26～HC-30，其结构式如下所示：

实施例20

HB(或HC)分别和肼、羟胺、环丙胺、环丁胺、环戊胺、环己胺反应，HB的2-位取代产物分别为HB-31～HB-36，HC的2-位取代产物分别为HC-31～HC-36，其结构式如下所示：

实施例21

HB(或HC)分别和丙烯胺、丁烯胺、己烯胺、辛烯胺反应，HB的2-位取代产物分别为HB-37～HB-40，HC的2-位取代产物分别为HC-37～HC-40，其结构式如下所示：

实施例22

HB(或HC)分别和苄氨、氨甲基吡啶、氨丁基吡啶、氨丁基吡啶盐反应，HB的2-位取代产物分别为HB-41～HB-44，HC的2-位取代产物分别为HC-41～HC-44，其结构式如下所示：

实施例23

HB(或HC)分别和对位、间位、邻位氨甲基环己酸反应，HB的2-位取代产物分别为HB-45～HB-48，HC的2-位取代产物分别为HC-45～HC-48，其结构式如下所示：

实施例24

HB(或HC)分别和对位、间位、邻位氨甲基环己酸甲酯反应，HB的2-位取代产物分别为HB-45-CH₃～HB-48-CH₃，HC的2-位取代产物分别为HC-45-CH₃～HC-48-CH₃，其结构式如下所示：

实施例25

HB(或HC)分别和对位、间位、邻位氨甲基环己醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-49～HB-52，HC的2-位取代产物分别为HC-49～HC-52，其结构式如下所示：

实施例26

HB(或HC)分别和不同链长的氨基季铵盐反应(反离子为溴离子或碘离子)，HB的2-位取代产物分别为HB-53～HB-56，HC的2-位取代产物分别为HC-53～HC-56，其结构式如下所示：

实施例27

HB(或HC)分别和氨基乙醇-不同链长季铵盐、氨基丙醇-不同链长季铵盐反应(反离子为Br^-或I^-)，HB的2-位取代产物分别为HB-57～HB-60，HC的2-位取代产物分别为HC-57～HC-60，其结构式如下所示：

实施例28

HB(或HC)分别和氨基丙酸-季铵盐、氨基丁酸-季铵盐反应(反离子为Br^-或I^-)，HB的2-位取代产物分别为HB-61～HB-64，HC的2-位取代产物分别为HC-61～HC-64，其结构式如下所示：

实施例29

HB(或HC)分别和氨基丙酸-氨基季铵盐、氨基丁酸-氨基季铵盐反应(反离子为Br^-或I^-子)，HB的2-位取代产物分别为HB-65～HB-68，HC的2-位取代产物分别为HC-65～HC-68，其结构式如下所示：

实施例30

HB(或HC)分别和氨基哌啶、氨基吗啉、氨基哌啶反应，HB的2-位取代产物分别为HB-69～HB-72，HC的2-位取代产物分别为HC-69～HC-72，其结构式如下所示：

实施例31

HB(或HC)分别和乙二胺、甲基乙二胺、二甲基乙二胺反应，HB的2-位取代产物分别为HB-73～HB-76，HC的2-位取代产物分别为HC-73～HC-76，其结构式如下所示：

实施例32

HB(或HC)分别和二甲基乙二胺、丁基乙二胺、环己二胺反应，HB的2-位取代产物分别为HB-77～HB-80，HC的2-位取代产物分别为HC-77～HC-80，其结构式如下所示：

实施例33

HB(或HC)分别和羟乙基乙二胺、羟乙基乙二胺-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-81、HB-81-PEGn、HB-82、HB-82-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-81、HC-81-PEGn、HC-82、HC-82-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例34

HB(或HC)分别和羟丁基乙二胺、羟丁基乙二胺-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-83、HB-83-PEGn、HB-84、HB-84-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-83、HC-83-PEGn、HC-84、HC-84-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例35：

HB(或HC)分别和二羟乙基乙二胺、三羟乙基乙二胺-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-85～HB-88，HC的2-位取代产物分别为HC-85～HC-88，其结构式如下所示：

实施例36

HB(或HC)分别和羟乙基乙二胺、羟乙基乙二胺甲醚、羟乙基乙二胺-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-89、HB-89-CH₃、HB-89-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-89、HC-89-CH₃、HC-89-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例37

HB(或HC)分别和羟丙基乙二胺、羟丙基乙二胺甲醚、羟丙基乙二胺-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-90、HB-90-CH₃、HB-90-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-90、HC-90-CH₃、HC-90-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例38

HB(或HC)分别和羟丁基乙二胺、羟丁基乙二胺甲醚、羟丁基乙二胺-聚乙二醇反应，HB的2-位取代产物分别为HB-91、HB-91-CH₃、HB-91-PEGn，HC的2-位取代产物分别为HC-91、HC-91-CH₃、HC-91-PEGn(n为1～100之间的整数)，其结构式如下所示：

实施例39

本发明所涉及的竹红菌素衍生物的结构通式如图1所示。竹红菌乙素HB(或脱乙酰基竹红菌素HC)和氨基衍生物反应，主要生成竹红菌素2-位氨基取代衍生物，如式(I)所示；竹红菌素和乙二胺类衍生物反应，可以得到竹红菌素乙二胺取代的衍生物，如式(II)和式(III)所示。以HB和氨基戊醇反应为例，主要生成2-位氨基取代的衍生物HB-4，所得到的产物继续和羧基聚乙二醇酯化得到HB-4-PEGn，其合成方法如图2所示；HC和甲基乙二胺反应，主要生成HC-74和HC-75，其合成方法如图3所示。

本发明式(I)、(II)和(III)所示衍生物，最大吸收波长580～650nm左右，摩尔消光系数为15000～40000M^-1cm^-1，在光疗窗口具有较强的吸光能力；光敏条件下不仅能高效产生单重态氧，还产生少量的超氧自由基。此类衍生物具有较好的光稳定性和pH稳定性，具体检测结果如下：

1)吸收光谱

图4示出了本发明相关化合物的吸收光谱图。图4(a)中，商用卟啉类光敏剂PpIX是多谱带吸收，均为窄吸收带，可用于光疗的最大吸收波长为570nm，其摩尔消光系数低于8000M^-1cm^-1；商用化光敏剂Ce6的最大吸收波长为650nm，摩尔消光系数约15000M^-1cm^-1，其在光疗窗口也是窄吸收，因此商用PpIX和Ce6在光疗窗口的吸光能力有限。而本发明中衍生物的吸收光谱性质完全不同。如图4(b)所示，HB的最大吸收峰在470nm左右，本发明实施例6中的衍生物HB-6-PEG1在光疗窗口有较宽的强吸收，其在500～750nm之间有很宽的吸收带，最大吸收峰在580nm左右，比HB的最大吸收峰红移110nm左右，摩尔消光系数约20000M^-1cm^-1左右，表现出较强的红光吸收能力。类似的，HC-74为本发明实施例31中的脱乙酰基竹红菌素和2-甲基乙二胺的反应产物，其吸收光谱发生了更大程度的红移，位于理想的光疗窗口，其在500～750nm之间有很宽的吸收带，主要吸收峰在650nm，表现出较强的红光吸收能力。本发明所提供的其它衍生物，吸收光谱也和HB-6-PEG1、HC-74类似，在500～750nm之间有很宽的吸收带，最大吸收峰在580～650nm处。因此，本发明所公开的竹红菌素衍生物，其在光疗窗口的吸光能力均优于商用光敏剂PpIX和Ce6，表现出更为突出的红光吸收能力。

2)活性氧物种

图5示出用顺磁共振法(ESR)测试本发明相关的竹红菌素衍生物HB-45、HC-45(实施例23)的活性氧物种。如图5所示，HB-45和HC-45均能高效产生活性氧(ROS)，分别用单重态氧和超氧自由基捕获剂测得，此类衍生物能高效的产生光敏活性物种，以产生单重态氧为主，也能产生少量的超氧自由基。这两种活性氧物种都是对光动力治疗所有利的。本发明其它实施例所披露的衍生物也具有能高效产生单线态氧、辅助产生少量的超氧自由基的能力。

3)单线态氧效率

用DHPA法检测本发明所述的化合物在溶液中的单线态氧效率。图6(a)、6(b)和6(c)分别示出HB-73、HC-73(实施例31)和HC-80(实施例32)的光降解曲线。可以看出，光敏剂HB-73、HC-73、HC-80在光照条件下明显产生单线态氧，进而显著降解DHPA。通过和参比物玫瑰红RB单线态氧效率曲线的对比和计算，HB-73和HC-73的单线态氧效率分别为0.38和0.40，而HC-80产生最高的单线态氧效率达到0.45。本发明其它衍生物的单线态氧效率在0.15～0.45之间，均具有高效产生活性氧的能力。

4)水溶性

本发明所披露的衍生物大多数含有聚乙二醇、季铵盐、磺酸、羧酸等亲水性基团，使得光敏剂分子在生理条件下具有较强的水溶性。每毫升生理盐水或葡萄糖注射液可以较好的溶解此类光敏剂分子，从而使得光敏药物在静脉注射时能在血管中很好的运输而不导致血管堵塞。如HB-1-PEG8(实施例1)，含有8个乙二醇单元，每毫升生理盐水能溶解5毫克以上；HB-1-PEG16，含有16个乙二醇单元，每毫升生理盐水能溶解10毫克以上；实施例3中的HC-3-PEG6，每毫升生理盐水能溶解5毫克以上；实施例6中的HB-6-PEG16，每毫升生理盐水能溶解15毫克以上；实施例8中的HC-8-PEG12，每毫升生理盐水能溶解10毫克以上；这些光敏剂分子都表现出极好的水溶性。本发明其它含有强水溶性基团的衍生物，也具有较好的水溶性和生物相容性，每毫升生理盐水能溶解1～20毫克以上的光敏药物分子。

5)光稳定性

本发明的衍生物和商用光敏剂光稳定性对比如图7所示。可以看出，用635nm的激光器在20mW/cm²光强下光照30min，HB-2-PEG4和HC-2-PEG8(实施例2)的吸收光谱未发生明显的降低，其最大波长的吸收强度下降小于10％，具有较好的的光稳定性；衍生物HC-73(实施例31)和HC-80(实施例32)的最大波长的吸收强度下降也小于10％，同样具有较好的光稳定性。相同条件下，用635nm的激光器在20mW/cm²光强下光照30min，商用光敏剂Ce6和HpD的最大吸收分别下降了30％和50％。本发明其它衍生物也具有较好的光稳定性，相同条件下其最大波长的吸收强度下降基本小于10％。因此，本发明的竹红菌素衍生物比商用光敏剂具有更好的光稳定性。

6)pH稳定性

本发明的竹红菌素衍生物的pH稳定性如图8所示。此类衍生物在pH 6.2～8.0范围内，吸收光谱无明显的变化，说明此类衍生物在生理条件下具有较好的pH稳定性。如图所示，HB-3-PEG2、HC-3-PEG8(实施例3)在pH 6.2～8.0范围内其吸收光谱无明显变化；HC-73(实施例31)和HB-77(实施例32)在pH 6.2～8.0范围内其吸收光谱无明显变化。在此范围内具有较好的pH稳定性，其原因是竹红菌素的两个酚羟基在此条件下不易发生酚羟基的去质子化。而商用的血卟啉HpD含有两个羧基，在pH 6.2～8.0范围内可以去质子化，从而导致吸收光谱发生明显的变化，因而表现出HpD光敏剂的不稳定性。本发明其它衍生物在生理条件下也具有较好的pH稳定性，在pH 6.2～8.0范围的变化对光敏药物的吸收光谱影响较小。因此，本发明的竹红菌素衍生物比商用啉HpD具有更好的pH稳定性。

本发明所涉及的部分竹红菌素衍生物其结构如实施例1～38所示，部分竹红菌素的2-位氨基取代或乙二胺取代的衍生物，其最大吸收波长在580～630nm左右，摩尔消光系数可达到15000～40000M^-1cm^-1，在光疗窗口具有很强吸光能力；光敏条件下能高效产生单重态氧等活性氧物种，单线态氧效率最高可达40％左右；此类衍生物具有较好的光稳定性和pH稳定性，其部分光物理数据如表1所示。

表1：本发明部分竹红菌素衍生物的光物理数据

实施例40

肿瘤细胞的培养：各种细胞株(食管癌细胞AKR、胃癌细胞MFC、肺癌细胞A549、肝癌细胞HepG2、胆管癌细胞MCC、结肠癌细胞HCT116、脑癌细胞G442、头颈癌细胞SCC2、舌癌细胞TSCCa、鼻癌细胞KB、口腔癌细胞CAL27、脑胶质瘤细胞C6、基底细胞癌细胞BCC、鳞状皮肤癌细胞PECA、黑色素瘤细胞B16、皮肤T细胞淋巴瘤细胞HH、前列腺癌细胞LNCaP、膀胱癌细胞MBT-2)由北京协和医学院细胞中心提供。上述细胞的培养条件是：RPMI-1640培养基添加10％FBS，1％链霉素(100μg/mL)和青霉素(100μg/mL)，置于37℃、5％CO₂培养箱中培养。将肿瘤细胞接种在玻璃基底共聚焦皿中，培养液中加入竹红菌素光敏药物的溶液(100μL)，放在培养箱中孵育4h。将细胞用预冷的PBS溶液小心清洗两次，去除未进入细胞的光敏药物，所培养的肿瘤细胞供MTT实验。

实施例41

细胞暗毒性实验，以HB-1-PEG8(实施例1)为例说明：将培养的肺癌细胞(A549细胞)用0.25％的胰蛋白酶消化，制成单细胞悬液，接种在96孔培养板中置于孵育箱中培养。待细胞贴壁后弃去上清培养液，避光条件下加入不同浓度的光敏剂(如HB-1-PEG8)继续孵育1h，用MTT法检测细胞的存活率。每孔中加入20uL MTT，继续培养4h，弃掉上清液，每孔中加入DMSO(150uL)，以微型震荡器震荡10分钟，使紫色结晶物充分溶解。在酶标仪上检测各孔的OD值(570nm)并计算细胞存活率。细胞存活率＝实验组OD值/空白组OD值×100％。如图10-2所示，细胞毒性(暗毒性)研究表明，HB-1-PEG8的细胞毒性较小，和商用光敏药物HpD类似，用20μM浓度的光敏药物孵育半小时，未见A549细胞有明显死亡，说明此类光敏药物基本没有细胞毒性。本发明其它衍生物的暗毒性和HB-1-PEG8类似，其结果如图10～14和表2～4所示，此类衍生物基本都没有细胞毒性，在20μM浓度内细胞存活率在90％以上。

实施例42

细胞光毒性实验，以实施例1中合成的HC-1-PEG8为例说明：

实验过程同暗毒性实验，用波长635nm半导体激光器(20mW/cm²)进行照射，使光束均匀地垂直照射到96孔培养板上，照射时间为1000s。如图10-1所示的细胞光毒性实验表明，HC-1-PEG8在红光照射下，对A549细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度范围就能杀死90％以上的A549细胞，而相同条件下商用光敏剂只能杀死20％左右的A549细胞，说明此类衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂HpD。本发明其它衍生物的光毒性和HC-1-PEG8类似，其结果如图10～14所示，所合成的衍生物在50nM浓度范围就能杀死80～90％以上肿瘤细胞，半致死浓度IC₅₀值约为20～30nM。因此，本发明披露的竹红菌素衍生物比商用光敏剂HpD具有更好的光动力效果。

实施例43

动物实验：所有动物实验操作均符合中国动物研究伦理委员会所规定有关动物使用和饲养条例。实验用4～6周雌性Balb/c裸鼠(约20g)建立肿瘤模型，分别向小鼠右大腿后侧注射50μL各种肿瘤细胞的悬浮液(5×10⁶个)。肿瘤体积生长到约200mm³时，进行活体荧光成像及光动力治疗实验。

小动物荧光成像实验：按小鼠剂量(10mg/kg)尾静脉注射40μL光敏药物的生理盐水溶液(10mg/mL)于荷瘤鼠体内后，利用小动物活体成像分别采集0、1、2、4、6和8小时的肿瘤荧光成像。8h后将荷瘤鼠脱颈处死并取出肿瘤和主要器官进行体外荧光成像，统计ROS区域内平均荧光强度进行半定量分析。

光动力治疗实验：当肿瘤体积长到200mm³时，将荷瘤鼠随机分为3组(每组5只)：未经任何处理(第I组)；仅尾静脉注射光敏药物(100μL，500μM)(第II组)；尾静脉注射光敏药物(100μL，500μM)并在4h后用635nm激光照射肿瘤部位(10min,0.1W cm^-2)(第III组)。激光治疗后每隔一天测量肿瘤体积大小和体重，并记录存活率。

实施例44

如上所述，对本发明的竹红菌素衍生物的药物活性进行测试，具体结果如下：

1)竹红菌素衍生物在癌细胞中的共聚焦荧光成像

本发明的竹红菌素衍生物的细胞荧光成像如图9所示。光敏剂HB-1-PEG12具有较好的水溶性和生物相容性，和肺癌细胞(A549)共孵育，发现光敏剂能够迅速进入细胞的溶酶体，并在细胞中产生红光荧光，说明HB-1-PEG12能用于肺癌细胞的荧光成像，通过荧光检测来跟踪药物在体内的富集、分布和代谢情况。用DCFH-DA检测细胞内单线态氧，细胞内共孵育光敏剂HB-1-PEG12和荧光探针DCFH-DA，随照射时间增长到120s，绿色荧光逐渐增强，说明细胞内单线态氧增多。本发明其它衍生物也能很好的进入肺癌细胞的溶酶体，并进行细胞荧光成像，通过荧光检测来跟踪药物在体内的富集、分布和代谢情况。

2)竹红菌素衍生物对消化道肿瘤细胞的暗毒性和光毒性测试

消化道肿瘤细胞主要包含食管癌细胞、胃癌细胞、肺癌细胞、肝癌细胞、胆管癌细胞、结肠癌细胞。

将HB-1-PEG4和HC-1-PEG8(实施例1)和食管癌细胞AKR细胞一起孵育，如图10-1(a)所示，不光照下光敏药物的细胞毒性(暗毒性)研究表明，无论是连4个PEG还是8个PEG单元，HB-1-PEG4和HC-1-PEG8的细胞毒性都较小，和商用光敏药物HpD类似。用20μM浓度的光敏剂HB-1-PEG4或HC-1-PEG8孵育半小时，未见食管癌细胞有明显的死亡，说明此类光敏剂基本没有细胞毒性。如图10-1(b)所示的细胞光毒性研究表明，光敏药物在635nm的红光照射下(10min,0.1W cm^-2)，对食管癌细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HB-1-PEG4能杀死90％以上的食管癌细胞，半致死浓度IC₅₀值(杀死一半肿瘤细胞所需要的药物浓度)约为25nM；50nM浓度的HC-1-PEG8能杀死90％以上的食管癌细胞，半致死浓度IC₅₀值约为25nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死30％左右的食管癌细胞，说明此类衍生物对食管癌的光动力杀伤效果明显优于商用光敏剂。

将本发明中的衍生物和肺癌细胞A549一起孵育，如图10-2(a)所示，细胞暗毒性研究表明，HB-3-PEG8和HC-3-PEG16(实施例3)的细胞毒性较小，和商用的光敏药物血卟啉HpD相类似。肺癌细胞用20μM浓度的光敏剂HB-3-PEG8或HC-3-PEG16孵育半小时，未见肺癌细胞有明显的死亡，说明此类光敏剂没有细胞毒性。如图10-2(b)所示的细胞光毒性实验表明，光敏药物在红光照射下，对肺癌细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HB-3-PEG8或HC-3-PEG16均能杀死90％以上的肺癌细胞，半致死浓度IC₅₀值约为30nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死20％左右的肺癌细胞，说明此类竹红菌素衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂。

将本发明中的衍生物和肝癌细胞HepG2一起孵育，如图10-3(a)所示，光敏药物的暗毒性研究表明，实施例6制备的HB-6-PEG2和HC-6-PEG6的细胞毒性都较小，和商用的光敏药物HpD相类似。肝癌细胞用20μM浓度的光敏剂孵育半小时，未见肝癌细胞有明显的死亡，说明此类光敏剂基本没有细胞毒性。如图10-3(b)所示的细胞光毒性研究表明，光敏药物在红光照射下，对肝癌细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HB-6-PEG2或HC-6-PEG12均能杀死85％以上的肝癌细胞，半致死浓度IC₅₀值约为30nM；而相同条件下商用血卟啉衍生物HpD只能杀死20％左右的肝癌细胞，说明此类竹红菌素类衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂。

将本发明中的衍生物和结肠癌细胞HCT116一起孵育，如图10-4(a)所示，光敏药物的暗毒性研究表明，实施例13制备的HB-14-PEG6或HC-14-PEG12的细胞毒性都较小，和商用的光敏药物HpD相类似。结肠癌细胞用20μM浓度的光敏剂孵育半小时，未见结肠癌细胞有明显的死亡，说明此类光敏剂基本没有细胞毒性。如图10-4(b)所示的细胞光毒性研究表明，光敏药物在红光照射下，对结肠癌细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HB-14-PEG6、HC-14-PEG12均能杀死85％以上的结肠癌细胞，半致死浓度IC₅₀值约为25nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死20％左右的结肠癌细胞，说明此类类衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂HpD。

将本发明中的衍生物和胆管癌细胞MCC一起孵育，如图10-5(a)所示，光敏药物的暗毒性研究表明，实施例15制备的HB-19-PEG4和HC-19-PEG8的细胞毒性都较小，和商用的光敏药物HpD相类似。胆管癌细胞用20μM浓度的光敏剂孵育半小时，未见胆管癌细胞有明显的死亡，说明此类光敏剂基本没有细胞毒性。如图10-5(b)所示的细胞光毒性研究实验表明，光敏药物在红光照射下，对胆管癌细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HB-19-PEG4、HC-19-PEG8均能杀死85％以上的胆管癌细胞，半致死浓度IC₅₀值约为30nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死20％左右的胆管癌细胞，说明此类竹红菌素类衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂HpD。

将本发明中的衍生物和胃癌细胞MFC一起孵育，如图10-6(a)所示，光敏药物的暗毒性研究表明，实施例23制备的HB-45和HC-45的细胞毒性都较小，和商用的光敏药物血卟啉HpD相类似。胃癌细胞用20μM浓度的光敏剂孵育半小时，未见MFC细胞有明显死亡，说明此类光敏剂基本没有细胞毒性。如图10-6(b)所示的细胞光毒性研究表明，光敏药物在红光照射下，对胃癌细胞表现出非常强杀伤力。50nM浓度的HB-45、HC-45均能杀死85％以上的胃癌细胞，IC₅₀值约为30nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死20％左右的胃癌细胞，说明此类竹红菌素类衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂。

以上详细举例说明了本发明公开的部分竹红菌素衍生物能高效杀灭食管癌AKR、胃癌MFC、肺癌A549、肝癌HepG2、胆管癌MCC、结肠癌HCT116等消化道肿瘤细胞。无论是竹红菌素(HB)还是脱乙酰基竹红菌素(HC)的衍生物，不光照对细胞基本没有损伤，而光照下具有很强的灭活上述消化道肿瘤细胞的能力。此外，不同的PEG链长短、不同的磺酸基链长短、以及不同的季铵盐链长短的竹红菌素衍生物，均对肿瘤细胞表现出较好的光动力灭活细胞的能力。因此，此类衍生物均能高效杀灭食管癌、胃癌、肺癌、肝癌、胆管癌、结肠癌等消化道肿瘤细胞，相关数据如表2所示。

表2：本发明部分竹红菌素衍生物对消化道肿瘤细胞的MTT数据

3)竹红菌素衍生物对头颈面部肿瘤细胞的暗毒性和光毒性测试

头颈面部肿瘤细胞主要有头颈癌细胞、脑癌细胞、舌癌细胞、鼻癌细胞、口腔癌细胞、脑胶质瘤细胞。

本发明中披露的竹红菌素衍生物在635nm激光照射下能高效杀灭脑癌、头颈癌、舌癌、鼻癌、口腔癌、脑胶质瘤等头颈面部肿瘤细胞。以实施例中披露的竹红菌素的衍生物为例，说明其对头颈面部肿瘤细胞的光毒性和暗毒性作用。

将本发明中的衍生物和脑癌细胞G442一起孵育，光敏药物的暗毒性研究表明，无论是连4个PEG还是8个PEG单元，HB-10-PEG4和HC-10-PEG8(实施例10)的细胞毒性都较小，和商用的光敏药物血卟啉HpD相类似。脑癌细胞用20μM浓度的光敏剂HB-10-PEG4和HC-10-PEG8孵育半小时，未见脑癌细胞有明显的死亡，说明此类光敏剂基本没有细胞毒性。如图11(a)所示的细胞光毒性研究表明，光敏药物在红光照射下，对脑癌细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HB-10-PEG4、HC-10-PEG8均能杀死85％以上的脑癌细胞，半致死浓度IC₅₀值约为30nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死20％左右的脑癌细胞，说明此类竹红菌素类衍生物的光动力效果明显优于商用光敏HpD。

将本发明中的衍生物和头颈癌细胞SCC2一起孵育，光敏药物的暗毒性研究表明，实施例12制备的HB-12-PEG8和HC-12-PEG12的细胞毒性都较小，和商用的光敏药物HpD相类似。头颈癌细胞用20μM浓度的光敏剂孵育半小时，未见头颈癌细胞有明显的死亡，说明此类光敏剂没有细胞毒性。如图11(b)所示的细胞光毒性研究表明，光敏药物在红光照射下，对头颈癌细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HB-12-PEG8、HC-12-PEG12均能杀死85％以上的头颈癌细胞，半致死浓度IC₅₀值约为30nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死20％左右头颈癌细胞，说明此类竹红菌素类衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂HpD。

将本发明中的衍生物和舌癌细胞TSCCa一起孵育，光敏药物的暗毒性研究表明，实施例16制备的HB-20-PEG6和HC-20-PEG12的细胞毒性都较小，和商用的光敏药物HpD相类似。舌癌细胞用20μM浓度的光敏剂孵育半小时，未见舌癌细胞有明显的死亡，说明此类光敏剂基本没有细胞毒性。如图11(c)所示的细胞光毒性研究表明，光敏药物在红光照射下，对舌癌细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HB-20-PEG6、HC-20-PEG12均能杀死85％以上的舌癌细胞，半致死浓度IC₅₀值约为30nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死20％左右的舌癌细胞，说明此类衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂。

将本发明中的衍生物和鼻癌细胞KB一起孵育，光敏药物的暗毒性研究表明，实施例19制备的HB-29和HC-29的细胞毒性都较小，和商用的光敏药物血卟啉HpD相类似。如图12(a)所示的细胞光毒性研究实验表明，光敏药物在红光照射下，对鼻癌细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HB-29、HC-29均能杀死90％以上的KB细胞，半致死浓度IC₅₀值约为30nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死20％左右的KB细胞，说明此类竹红菌素类衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂HpD。

将本发明中的衍生物和口腔癌细胞CAL27一起孵育，光敏药物的暗毒性研究表明，实施例28备的HB-61和HC-61的细胞毒性都较小，和商用的光敏药物血卟啉HpD相类似。如图12(b)所示的细胞光毒性研究表明，光敏药物在红光照射下，对口腔癌细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HB-61、HC-61均能杀死90％以上的口腔癌细胞，半致死浓度IC₅₀值约为25nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死25％左右的口腔癌细胞，说明此类竹红菌素类衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂HpD。

将本发明中的衍生物和脑胶质瘤C6细胞一起孵育，光敏药物的暗毒性研究表明，实施例31制备的竹红菌素衍生物HB-73、实施例32制备的和HC-80对脑胶质瘤的细胞毒性都较小，和商用的光敏药物血卟啉HpD相类似。如图12(c)所示的细胞光毒性研究表明，光敏药物在红光照射下，对脑胶质瘤细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HB-73、HC-80能杀死85％以上的脑胶质瘤细胞，半致死浓度IC₅₀值约为30nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死20％左右的C6细胞，说明此类竹红菌素衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂HpD。

以上详细举例说明了本发明公开的部分竹红菌素衍生物能高效杀灭脑癌G442、头颈癌SCC2、舌癌TSCCa、鼻癌KB、口腔癌CAL27、脑胶质瘤C6等头颈面部肿瘤细胞。无论是HB还是HC的衍生物，不光照对细胞基本没有损伤，而光照下具有很强的灭活上述消化道肿瘤细胞的能力。此外，不同的PEG链长短、不同的磺酸基链长短、以及不同的季铵盐链长短的竹红菌素衍生物，均对肿瘤细胞表现出较好的光动力灭活细胞的能力。因此，此类衍生物均能高效杀灭脑癌、头颈癌、舌癌、鼻癌、口腔癌、脑胶质瘤等头颈面部肿瘤细胞，其相关数据如表3所示。

表3：本发明部分竹红菌素衍生物对头颈面部肿瘤细胞的MTT数据

4)竹红菌素衍生物对生殖和泌尿系统肿瘤细胞的暗毒性和光毒性测试

本发明中披露的竹红菌素衍生物在635nm激光照射下能高效杀灭基底细胞癌、皮肤T细胞淋巴癌、黑色素瘤、鳞状皮肤癌、前列腺癌、膀胱癌等生殖泌尿系统肿瘤细胞。以实施例中披露的竹红菌素衍生物为例，说明其对皮肤肿瘤和泌尿系统肿瘤细胞的光毒性和暗毒性作用。

将本发明中的衍生物和基底细胞癌细胞BCC一起孵育，光敏药物的暗毒性研究表明，HB-4-PEG8和HC-4-PEG16(实施例4)的细胞毒性都较小，和商用的光敏药物血卟啉HpD相类似。用20μM浓度的光敏剂孵育半小时，未见基底细胞癌细胞有明显的死亡，说明此类光敏剂基本没有细胞毒性。如图13(a)所示的细胞光毒性研究表明，光敏药物在红光照射下，对基底细胞癌细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HB-4-PEG8、HC-4-PEG16均能杀死90％以上的基底细胞癌细胞，半致死浓度IC₅₀值约为30nM；而相同条件下商用光敏剂血卟啉衍生物HpD，只能杀死20％左右的基底细胞癌细胞，说明此类竹红菌素聚乙二醇类衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂血卟啉HpD。

将本发明中的衍生物和黑色素瘤细胞B16一起孵育，光敏药物暗毒性研究表明，实施例9制备的HB-9-PEG4和HC-9-PEG8的细胞毒性都较小，和商用的光敏药物血卟啉HpD相类似。如图13(b)所示的细胞光毒性研究表明，光敏药物在红光照射下，对黑色素瘤细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HB-9-PEG4、HC-9-PEG8均能杀死85％以上的黑色素瘤细胞，半致死浓度IC₅₀值约为30nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死20％左右黑色素瘤细胞，说明此类竹红菌素类衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂HpD。

将本发明中的衍生物和鳞状皮肤癌细胞PECA一起孵育，光敏药物的暗毒性研究表明，实施例20制备的HB-36和HC-36的细胞毒性都较小，和商用的光敏药物HpD相类似。如图13(c)所示的细胞光毒性研究表明，光敏药物在红光照射下，对PECA细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HB-36、HC-36能杀死85％以上的皮肤癌细胞，半致死浓度IC₅₀值约为30nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死20％左右的PECA细胞，说明此类竹红菌素类衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂HpD。

将本发明中的衍生物和前列腺癌细胞LNCaP一起孵育，光敏药物暗毒性研究表明，实施例30制备的HB-70和HC-71细胞毒性都较小，和商用的光敏药物血卟啉HpD相类似。如图14(a)所示的细胞光毒性研究表明，光敏药物在红光照射下，对前列腺癌细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度HB-70、HC-71均能杀死85％以上的前列腺癌细胞，半致死浓度IC₅₀值约为30nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死20％左右的前列腺癌细胞，说明此类竹红菌素衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂HpD。

将本发明中的衍生物和膀胱癌细胞MBT-2一起孵育，光敏药物暗毒性研究表明，实施例31制备的HB-73和HC-73的细胞毒性都较小，和商用的光敏药物血卟啉HpD相类似。如图14(b)所示细胞光毒性研究表明，光敏药物在红光照射下，对膀胱癌细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HB-73、HC-73均能杀死85％以上膀胱癌细胞，半致死浓度IC₅₀值约为25nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死20％左右膀胱癌细胞，说明此类竹红菌素聚乙二醇类衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂。

将本发明中的衍生物和皮肤T细胞淋巴癌细胞HH一起孵育，光敏药物的暗毒性研究实验表明，实施例32制备的HC-80和实施例33制备的HC-81的细胞毒性都较小，和商用的光敏药物血卟啉HpD相类似。如图14(c)所示的细胞光毒性研究表明，光敏药物在红光照射下对皮肤T细胞淋巴癌细胞表现出非常强的杀伤力。50nM浓度的HC-80、HC-81均能杀死85％以上的HH细胞，半致死浓度IC₅₀值约为30nM；而相同条件下商用光敏剂HpD只能杀死20％的HH细胞，说明此类竹红菌素衍生物的光动力效果明显优于商用光敏剂。

以上详细举例说明了本发明公开的部分竹红菌素衍生物能高效杀灭基底细胞癌BCC、鳞状皮肤癌PECA、黑色素瘤B16、皮肤T细胞淋巴癌HH、前列腺癌LNCaP、膀胱癌MBT-2等皮肤和泌尿系统肿瘤细胞。无论是竹红菌素还是脱乙酰基竹红菌素的衍生物，不光照对细胞基本没有损伤，而光照下具有很强的灭活上述消化道肿瘤细胞的能力。此外，不同的PEG链长短、不同的磺酸基链长短、以及不同的季铵盐链长短的竹红菌素衍生物，均对肿瘤细胞表现出较好的光动力灭活细胞的能力。因此，此类衍生物均能高效杀灭基底细胞癌、鳞状皮肤癌、黑色素瘤、皮肤T细胞淋巴癌、前列腺癌、膀胱癌等生殖和泌尿系统肿瘤细胞，其详细数据如表4所示。

表4：本发明部分竹红菌素衍生物对皮肤肿瘤和生殖泌尿肿瘤细胞的MTT数据

以上研究表明：通过改变分子结构，以及不同的PEG链长和端基，本发明的竹红菌素衍生物对各种肿瘤细胞具有较好的光动力杀灭效果：图10～14和表2～4说明了此类衍生物在没有光照的情况下几乎没有细胞毒性，在光照条件下光动力效果明显，50nM浓度的光敏药物能高效杀死绝大部分各种肿瘤细胞，半致死浓度IC₅₀值约为20～30nM，相同条件下比商用光敏剂HpD的IC₅₀值低1～2个数量级。本发明其它衍生物也具有如图10～14所示的暗毒性和光毒性。因此，本发明披露的竹红菌素2-位氨基取代或乙二胺取代的衍生物比商用光敏剂HpD具有更好的暗毒性以及光动力效果。

实施例45动物成像

前述细胞的荧光成像(图9)表明，本发明所提供的衍生物能很好的进入肿瘤细胞，产生近红外荧光成像。为了研究此类衍生物在体内肿瘤处的富集和代谢过程，本申请以各种不同肿瘤细胞的荷瘤小鼠为模型，通过小动物活体荧光成像研究此类衍生物在小鼠肿瘤处的富集过程。含聚乙二醇、磺酸基、羧酸基、季铵盐等水溶性较好的衍生物，通过尾静脉注射实现药物在肿瘤处的靶向富集；而对于水溶性稍差点衍生物，通过对荷瘤小鼠的瘤内注射，实现光敏药物在肿瘤区域的富集。

1)在消化道肿瘤小鼠(食管癌、胃癌、肺癌、肝癌、胆管癌、结肠癌)的药物富集

用食管癌AKR细胞接种皮下肿瘤，得到食管癌皮下小鼠肿瘤模型。HB-1-PEG4(实施例1)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察其在食管癌荷瘤鼠体内的荧光成像行为，利用多光谱小动物活体成像系统分别收集其在4小时肿瘤部位的荧光信号。如图15(a)所示，药物分子HB-1-PEG4通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通过被动靶向作用4h左右在肿瘤处有一定药物富集，属于中等程度的富集，其原因在于此衍生物分子只含有4个聚乙二醇单元，整个药物分子的水溶性不够，从而导致其在肿瘤处有中等程度的富集。

用胃癌MFC细胞接种皮下肿瘤，得到胃癌皮下小鼠肿瘤模型。HC-3-PEG12(实施例3)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察荧光成像行为，收集其在4小时肿瘤部位的荧光信号。如图15(b)所示，药物分子HC-3-PEG12通过静脉注射在体内经过若干次循环后，经被动靶向作用4h左右在肿瘤处有很强的药物富集，其原因在于此衍生物分子含12个聚乙二醇单元，使得药物分子的水溶性较好，整个分子的亲疏水性比例合适，在肿瘤处有较强的富集。

用肺癌A549细胞接种皮下肿瘤，得到肺癌皮下小鼠肿瘤模型。HB-6-PEG8(实施例6)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察其在肺癌荷瘤鼠体内的荧光成像行为，收集在4小时肿瘤部位的荧光信号。如图15(c)所示，药物分子HB-6-PEG8通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通被动靶向作用4h左右在肿瘤处具有很强的富集，原因在于此衍生物分子含有8个聚乙二醇单元，使得分子的水溶性较好，整个分子的亲疏水性比例合适，在肿瘤处有较强的富集。

用肝癌HepG2细胞接种皮下肿瘤，得到肝癌皮下小鼠肿瘤模型。HB-7-PEG16(实施例7)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察了其在肝癌荷瘤鼠体内的荧光成像行为，收集在4小时肿瘤部位的荧光信号。如图15(d)所示，HB-7-PEG16通过静脉注射在体内经过若干次循环后，被动靶向作用4h左右在肿瘤处具有很强的富集，其原因在于此分子含有16个聚乙二醇单元，使得整个药物分子的水溶性较好、亲疏水性比例合适，从而导致其在肿瘤处有较强的富集。

用胆管癌MCC细胞接种皮下肿瘤，得到胆管癌皮下小鼠肿瘤模型。HC-9-PEG10(实施例9)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察了其在胆管癌荷瘤鼠体内的荧光成像行为，收集在4小时肿瘤部位的荧光信号。如图15(e)，HC-9-PEG10通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通过被动靶向作用4h左右在肿瘤处具有很强的富集，其原因在于此分子含有10个聚乙二醇单元，使得整个药物分子的水溶性较好、亲疏水性比例合适，从而导致其在肿瘤处有较强的富集。

用结肠癌HCT116细胞接种皮下肿瘤，得到结肠癌皮下小鼠肿瘤模型。HC-1-PEG50(实施例1)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察了其在结肠癌荷瘤鼠体内的荧光成像行为，收集在4小时肿瘤部位的荧光信号。如图15(f)所示，HC-1-PEG50通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通过被动靶向作用4h左右在肿瘤处具有很强的富集，其原因在于此衍生物含有50个聚乙二醇单元，使得整个药物分子的水溶性较好、亲疏水性比例合适，从而导致其在肿瘤处有较强的富集。

2)在头颈面部肿瘤小鼠(脑癌、头颈癌、舌癌、口腔癌、鼻癌、脑胶质瘤)的药物富集

用脑癌G442细胞接种皮下肿瘤，得到脑癌皮下小鼠肿瘤模型。HB-11-PEG6(实施例11)作光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察了其在脑癌荷瘤鼠体内的荧光成像行为，收集4h肿瘤部位的荧光成像。如图16(a)所示，HB-11-PEG6通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通过被动靶向作用4h左右在肿瘤处有一定的富集能力，属于中等程度的富集，其原因在于此衍生物分子只含有6个聚乙二醇单元，使得整个药物分子的水溶性不够，从而导致其在肿瘤处有中等程度的富集。

用头颈癌SCC2细胞接种皮下肿瘤，得到头颈癌皮下小鼠模型。HC-18-PEG8(实施例15)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察了其在头颈癌荷瘤鼠体内的荧光成像行为，收集在4小时肿瘤部位的荧光信号。如图16(b)所示，HC-18-PEG8通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通过被动靶向作用4h左右在肿瘤处具有很强的富集，其原因在于此衍生物含有8个聚乙二醇单元，使得整个药物分子的水溶性较好、亲疏水性比例合适，从而导致其在肿瘤处有较强富集。

用舌癌TSCCa细胞接种皮下肿瘤，得到舌癌皮下小鼠肿瘤模型。HC-45(实施例23)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察了其在舌癌荷瘤鼠体内的荧光成像行为，收集在4小时肿瘤部位的荧光信号。如图16(c)所示，HC-45通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通过被动靶向作用4h左右在肿瘤处具有中等强度的富集，其原因在于此衍生物分子不含聚乙二醇单元，只含有一个羧基，其水溶性也不够，从而导致其在肿瘤处有中等强度的富集。

用口腔癌CAL27细胞接种皮下肿瘤，得到口腔癌皮下小鼠肿瘤模型。HC-57(实施例27)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察了其在口腔癌荷瘤鼠体内的荧光成像行为，收集在4小时肿瘤部位的荧光信号。如图16(d)所示，HC-57通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通过被动靶向作用4h左右在肿瘤处具有很强的富集能力，其原因在于此衍生物尽管不含有聚乙二醇单元，但含有羧基和季铵盐等水溶性基团，使得整个药物分子的水溶性较好，整个分子的亲疏水性比例合适，从而导致其在肿瘤处有较强的富集。

用鼻癌KB细胞接种皮下肿瘤，得到鼻癌皮下小鼠肿瘤模型。HB-65(实施例29)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察了其在鼻癌荷瘤鼠体内的荧光成像行为，收集在4小时肿瘤部位的荧光信号。如图16(e)所示，HB-65通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通过被动靶向作用4h左右在肿瘤处具有很强的富集，其原因在于此衍生物含有季铵盐、酰胺基等亲水性基团，整个分子的水溶性较好、亲疏水性比例合适，从而导致其在肿瘤处有较强的富集。

用脑胶质瘤C6细胞接种皮下肿瘤，得到脑胶质瘤皮下小鼠肿瘤模型。HC-81-PEG16(实施例33)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察了其在脑胶质瘤荷瘤鼠体内的荧光成像行为，分别收集4小时肿瘤部位的荧光信号。如图16(f)所示，HC-81-PEG16通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通过被动靶向作用4h左右在肿瘤处具有很强的富集，其原因在于此衍生物含有16个聚乙二醇单元，使得整个药物分子的水溶性较好、亲疏水性比例合适，从而导致其在肿瘤处有较强的富集。

3)在皮肤和泌尿系统肿瘤小鼠(基底细胞癌、鳞状皮肤癌、黑色素瘤、皮肤T细胞淋巴癌、前列腺癌、膀胱癌)的药物富集

用基底细胞癌BCC接种皮下肿瘤，得到基底细胞癌皮下小鼠肿瘤模型。HB-5-PEG10(实施例5)作光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察了其在基底细胞癌荷瘤鼠体内的荧光成像行为，收集4小时肿瘤部位的荧光信号。如图17(a)所示，HB-5-PEG10通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通过被动靶向作用4h左右在肿瘤处具有很强的富集，其原因在于此衍生物含有10个聚乙二醇单元，使得整个药物分子的水溶性较好、亲疏水性比例合适，从而导致其在肿瘤处有较强富集。

用鳞状皮肤癌PECA细胞接种皮下肿瘤，得到鳞状皮肤癌皮下小鼠模型。HC-8-PEG12(实施例8)作光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察了其在鳞状皮肤癌荷瘤鼠体内的荧光成像行为，收集在4小时肿瘤部位的荧光信号。如图17(b)所示，HC-8-PEG12通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通过被动靶向作用4h左右在肿瘤处具有很强的富集，其原因在于此分子含有8个聚乙二醇单元，整个药物分子的水溶性较好、亲疏水性比例合适，从而导致其在肿瘤处有较强富集。

用黑色素瘤B16细胞接种皮下肿瘤，得到黑色素瘤皮下小鼠肿瘤模型。HB-64(实施例28)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察了其在黑色素瘤荷瘤鼠体内的荧光成像行为，收集在4小时肿瘤部位的荧光信号。如图17(c)所示，HB-64通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通过被动靶向作用4h左右在肿瘤处具有很强的富集，其原因在于此分子尽管不含有聚乙二醇单元，但含有羧酸酯和季铵盐等水溶性基团，使得整个药物分子的水溶性较好、亲疏水性比例合适，从而导致其在肿瘤处有较强富集。

用皮肤T细胞淋巴癌HH细胞接种皮下肿瘤，得到淋巴癌皮下小鼠肿瘤模型。HB-89-PEG16(实施例36)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察了其在皮肤T细胞淋巴癌荷瘤鼠体内的荧光成像行为，收集在4小时肿瘤部位的荧光信号。如图17(d)所示，HB-89-PEG16通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通过被动靶向作用4h左右在肿瘤处具有很强的富集，其原因在于此衍生物含有16个聚乙二醇单元，使得整个药物分子的水溶性较好、亲疏水性比例合适，从而导致其在肿瘤处有较强富集。

用前列腺癌LNCaP细胞接种皮下肿瘤，得到前列腺癌皮下小鼠肿瘤模型。HC-90-PEG30(实施例37)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察了其在前列腺癌荷瘤鼠体内的荧光成像行为，收集在4小时肿瘤部位的荧光信号。如图17(e)所示，HC-90-PEG30通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通过被动靶向作用4h左右在肿瘤处具有很强的富集，其原因在于此分子含有30个聚乙二醇单元，整个药物分子的水溶性较好、亲疏水性比例合适，从而导致其在肿瘤处有较强富集。

用膀胱癌MBT-2细胞接种皮下肿瘤，得到膀胱癌皮下小鼠肿瘤模型。HC-91-PEG16(实施例38)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察了其在膀胱癌荷瘤鼠体内的荧光成像行为，收集在4小时肿瘤部位的荧光信号，其动物荧光成像如图17(f)所示。可以看出，药物分子HC-91-PEG16通过静脉注射在体内经过若干次循环后，通过被动靶向作用4h左右在肿瘤处具有很强的富集能力，其原因在于这个衍生物分子含有16个聚乙二醇单元，使得整个药物分子的水溶性较好，整个分子的亲疏水性比例合适，从而导致其在肿瘤处有较强的富集。

上述图15～17的结果说明，本发明中所提供的竹红菌素衍生物可以通过尾静脉注射的方法实现对于荷瘤小鼠的给药，通过小动物活体成像看出，这些药物在小鼠的肿瘤处产生超强或中等程度的荧光成像，说明此类衍生物可以作为光敏药物在荷瘤小鼠的肿瘤处荧光成像，可用于荧光介导材料指导手术中肿瘤边界的切除。所述肿瘤包含：食管癌、胃癌、肺癌、肝癌、胆管癌、结肠癌、头颈癌、脑癌、舌癌、鼻癌、口腔癌、脑胶质瘤、基底细胞癌、鳞状皮肤癌、黑色素瘤、皮肤T细胞淋巴癌、前列腺癌、膀胱癌。

而对于本发明中水溶性稍差的竹红菌素衍生物，可以通过瘤内注射的方式给药。将竹红菌素衍生物溶于DMSO(二甲亚砜)，用生理盐水稀释5～10倍用于瘤内注射。以基底细胞癌(BCC细胞)皮下小鼠肿瘤模型为例，衍生物(HB-28实施例19)作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过瘤内注射注射到荷瘤小鼠体内，观察荷瘤鼠体内的荧光成像行为，利用小动物成像系统分别收集4小时肿瘤部位的荧光信号。如图18(a)所示，药物分子HB-28通过瘤内注射到肿瘤细胞和组织，其在肿瘤处具有很强的富集能力。

本发明还披露了其它水溶性较差的衍生物在不同肿瘤细胞中通过瘤内给药的富集情况。通过类似的给药方法，观察肿瘤细胞中荷瘤鼠体内的荧光成像行为，利用多光谱小动物活体成像系统分别收集其在4小时肿瘤部位的荧光信号。如：18(b)的光敏药物HC-36(实施例20)在鳞状皮肤癌PECA细胞小鼠中的荧光成像；18(c)的光敏药物HB-45(实施例23)在黑色素瘤B16细胞小鼠中的荧光成像；18(d)中的光敏药物HC-73(实施例31)在皮肤T细胞淋巴癌HH细胞小鼠中的荧光成像；18(e)中的HC-77(实施例32)在肺癌细胞A549细胞小鼠中的荧光成像；18(f)中的HC-80(实施例32)在胆管癌细胞MCC细胞小鼠中的荧光成像。从图18可以看出，光敏药物HB-28在基底细胞癌、HC-36在鳞状皮肤癌、HB-45在黑色素瘤、HC-73在皮肤T细胞淋巴癌、HC-77在肺癌、HC-80在胆管癌通过瘤内注射到肿瘤细胞和组织，其在肿瘤处均具有很强的富集能力。

通过改变分子结构以及不同的取代基，本发明的各类竹红菌素衍生物对其它不同的肿瘤也具有类似的富集效果。这类衍生物在食管癌、胃癌、肺癌、肝癌、胆管癌、结肠癌、头颈癌、脑癌、舌癌、鼻癌、口腔癌、脑胶质瘤、基底细胞癌、鳞状皮肤癌、皮肤T细胞淋巴癌、黑色素瘤、前列腺癌、膀胱癌的小鼠上具有很好的药物富集。

本申请的衍生物除了在小鼠的皮下肿瘤有很好的富集，其在小鼠的原位肿瘤处药物富集效果如何？为了研究此类衍生物在肿瘤的原位富集，本实验用脑胶质瘤C6细胞在小鼠脑内接种原位肿瘤，得到脑胶质瘤的原位模型用于荧光成像。以实施例3中的衍生物HB-3-PEG12作为光敏药物，以10mg/kg的剂量通过尾静脉注射到荷瘤小鼠体内，观察荷瘤鼠体内的荧光成像行为，利用小动物活体成像系统分别收集0、2、3.5和5小时肿瘤部位的荧光信号。如图19所示，随着时间的延长，肿瘤区域的荧光信号逐渐增加，且在5h时达到最高，表明光敏药物HB-3-PEG12在肿瘤部位高度富集，而脑部的非肿瘤区域没有药物富集，光敏药物对脑胶质瘤具有非常好的靶向富集作用。此外，没有给药的空白小鼠脑部没有荧光。

本发明针对脑胶质瘤手术中没有介导药物来定位来指导肿瘤的切除，发现此类衍生物能特异地聚集在脑胶质瘤组织，没有肿瘤的脑部区域无光敏剂聚集，具有很好的肿瘤靶向富集作用。此时用特定波长的光照射肿瘤组织，激发出可探测的荧光从而定位肿瘤组织所在的位置，用于荧光引导的胶质瘤切除手术；另一方面此类衍生物在光敏条件下可产生单线态氧，导致肿瘤细胞损伤，用于光动力治疗脑胶质瘤，而对正常组织基本无损伤。本申请所提供的衍生物不但对于脑胶质瘤具有很好的富集作用，对于其它肿瘤，如：食管癌、胃癌、肺癌、肝癌、胆管癌、结肠癌、头颈癌、脑癌、舌癌、鼻癌、口腔癌、基底细胞癌、鳞状皮肤癌、黑色素瘤、前列腺癌、膀胱癌的小鼠上也具有很好的药物富集。本发明首次披露一种竹红菌素的衍生物用作荧光介导材料指导实体肿瘤的切除。

上述图15～19的结果说明，本发明中所提供的多种衍生物对于荷瘤小鼠的荧光成像。可以看出，这些光敏药物在小鼠的肿瘤处产生超强或中等程度的荧光成像，说明此类衍生物可作为光敏药物在荷瘤小鼠的肿瘤细胞中的荧光成像，可用于荧光介导材料指导手术中肿瘤边界的切除。所述肿瘤包含：食管癌、胃癌、肺癌、肝癌、胆管癌、结肠癌、头颈癌、脑癌、舌癌、鼻癌、口腔癌、脑胶质瘤、基底细胞癌、鳞状皮肤癌、皮肤T细胞淋巴癌、黑色素瘤、前列腺癌、膀胱癌。本申请中其它衍生物也具有对上述肿瘤细胞的原位富集作用，可用于上述肿瘤细胞在体内的荧光成像，并可用于介导材料指导手术中肿瘤边界的切除。上述部分竹红菌素衍生物的在肿瘤中的荧光成像结果如表5所示。

表5：本发明部分衍生物对消化道肿瘤、头颈面部肿瘤、皮肤肿瘤、及生殖泌尿肿瘤的体内富集

实施例46光动力治疗

鉴于本发明的竹红菌素衍生物在细胞实验中能高效杀灭多种肿瘤细胞，以及其作为光敏药物能在小鼠肿瘤内能够很好的富集，发明人进一步测试了此类衍生物作为光动力药物杀灭小鼠体内的肿瘤细胞。以小鼠为模型，用肺癌A549细胞在小鼠体内接种肿瘤，当肿瘤体积达到200mm³左右时，得到肺癌动物模型用于光动力治疗。尾静脉注射10mg/kg剂量的光敏药物HB-1-PEG8(实施例1)于荷瘤小鼠体内，观察体内荧光成像行为，利用小动物活体成像系统收集4h肿瘤部位的荧光信号。4h后用0.1W/cm²的635nm激光器对肿瘤部位光照10min，记录数据。光动力治疗小鼠肺癌的第2天出现结痂，到第6天逐步缩小，第12天后完全消失，表明在光动力治疗使得小鼠的肺癌完全被抑制(图20)。而对照组的肺癌荷瘤小鼠(仅注射生理盐水，没有注射光敏药物)，用0.1W/cm²的635nm激光器对肿瘤部位光照10min，6天后发现肿瘤正快速成长，12天后肿瘤已经很严重，没有抑制肿瘤的作用。因此，HB-1-PEG8作为光敏药物用于光动力治疗肺癌，具有明显的杀灭肿瘤细胞并可抑制肿瘤再生和复发。

实验还用脑胶质瘤皮下小鼠模型(接种C6细胞)用于光动力治疗。尾静脉注射10mg/kg剂量的光敏药物HB-6-PEG6(实施例6)于荷瘤小鼠体内，观察体内的荧光成像行为。4h后用0.1W/cm²的635nm的激光器对肿瘤部位光照10min，记录数据。如图21(b)，光动力治疗小鼠脑胶质瘤后的第2天出现结痂，第6天逐步缩小，第14天之后完全消失，表明在光动力治疗使得小鼠的脑胶质瘤的生长完全被抑制。而对于对照组的脑胶质瘤小鼠(仅注射生理盐水，没有注射光敏药)，相同实验条件下，6天后肿瘤正快速成长，没有任何抑制肿瘤作用，图21(a)。因此，HB-6-PEG6作为光敏药物用于光动力治疗脑胶质瘤，具有明显的杀灭肿瘤细胞的作用并可抑制肿瘤的再生和复发。

实验还用黑色素瘤皮下小鼠模型(接种B16细胞)用于光动力治疗。尾静脉注射HC-9-PEG8(实施例9)于荷瘤小鼠体内，观察体内的荧光成像。4h后用0.1W/cm²的635nm的激光器对肿瘤部位光照10min，记录数据。如图21(c)，光动力治疗小鼠黑色素瘤后的第2天出现结痂，第6天逐步缩小，第14天之后完全消失，表明在光动力治疗使得小鼠的肿瘤完全被抑制。而对照组的肿瘤小鼠，相同条件下，但仅注射生理盐水，没有注射光敏药，6天后肿瘤正快速成长，没有任何抑制肿瘤的作用。因此，HC-9-PEG8作为光敏药物用于光动力治疗黑色素瘤，具有杀灭肿瘤作用并可抑制肿瘤的再生和复发。

实验还用膀胱癌皮下小鼠模型(接种MBT-2细胞)用于光动力治疗。尾静脉注射HB-63(实施例28)于荷瘤小鼠体内，观察体内荧光成像。4h后用0.1W/cm²的635nm的激光器对肿瘤部位光照10min，记录数据。如图21(d)，光动力治疗小鼠膀胱癌后的第2天出现结痂，第6天逐步缩小，第14天之后完全消失，表明在光动力治疗后小鼠的肿瘤完全被抑制。而对于对照组的肿瘤小鼠，相同实验条件下，但仅注射生理盐水，没有注射光敏药，6天后发现肿瘤正快速成长，没有任何抑制肿瘤的作用。因此，HB-63作为光敏药物用于光动力治疗膀胱癌，具有明显的杀灭肿瘤作用并可抑制肿瘤再生和复发。

对不同处理后的小鼠肿瘤组织进行H&E染色及病理分析。研究发现空白对照组的肿瘤细胞均未受损，光动力治疗组的肿瘤细胞完全死亡。对小鼠存活率进行统计分析发现，与对照组相比，光动力治疗的小鼠在30天内没有一例死亡，说明光动力治疗对荷瘤小鼠具有较好的抗肿瘤作用。

实验以小鼠为模型，还用胆管癌(MCC细胞)接种小鼠皮下肿瘤，得到胆管癌模型用于光动力治疗。瘤内注射光敏药物HB-29(实施例19)于荷瘤小鼠体内，观察了其在荷瘤鼠体内的荧光成像行为。4h后用0.1W/cm²的635nm的激光器对肿瘤部位光照10min，记录数据(图22a)。光动力治疗小鼠胆管癌后的第2天出现结痂，第6天逐步缩小，第14天之后完全消失，表明在光动力治疗后，小鼠的胆管癌几乎完全被抑制。而对于对照组的小鼠，相同实验条件下，但仅注射生理盐水，没有注射光敏药，6天后发现肿瘤正快速成长，没有任何抑制肿瘤的作用。因此，HB-29作为光敏药物在光动力治疗胆管癌，具有明显的杀灭肿瘤作用并可抑制肿瘤的再生和复发。

实验还用结肠癌皮下小鼠模型(接种HCT116细胞)用于光动力治疗。瘤内注射光敏药物HB-45(实施例23)于荷瘤小鼠体内，观察体内荧光成像。4h后用0.1W/cm²的635nm的激光器对肿瘤部位光照10min。如图22(b)，光动力治疗小鼠结肠癌后的第2天出现结痂，第6天逐步缩小，第14天后完全消失，表明在光动力治疗使得小鼠的结肠癌完全被抑制。而对照组的小鼠，相同实验条件下，但仅注射生理盐水，没有注射光敏药，6天后发现肿瘤正快速成长，没有任何抑制肿瘤的作用。因此，HB-45作为光敏药物用于光动力治疗结肠癌，具有明显的杀灭肿瘤细胞并可抑制肿瘤再生和复发。

实验以口腔癌皮下小鼠模型(接种CAL27细胞)用于光动力治疗。瘤内注射HC-73(实施例31)于荷瘤小鼠体内，观察体内荧光成像。4h后用0.1W/cm²的635nm的激光器对肿瘤部位光照10min，记录数据。如图22(c)，光动力治疗小鼠口腔癌的第2天出现结痂，第6天逐步缩小，第14天后完全消失，表明光动力治疗后，小鼠的口腔癌完全被抑制。而对照组的小鼠，相同实验条件下，但仅注射生理盐水，没有注射光敏药，6天后肿瘤正快速成长，没有任何抑制肿瘤的作用。因此，HC-73作为光敏药物用于光动力治疗口腔癌，具有明显的杀灭肿瘤作用并可抑制肿瘤的再生和复发。

实验以基底细胞癌皮下小鼠模型(接种BCC细胞)用于光动力治疗。瘤内注射HC-80(实施例32)于荷瘤小鼠体内，观察体内荧光成像。4h后用0.1W/cm²的635nm的激光器对肿瘤部位光照10min，记录数据。如图22(d)，光动力治疗的第2天出现结痂，第6天逐步缩小，14天之后完全消失，表明在光动力治疗后，小鼠的肿瘤完全被抑制。而对照组的小鼠，相同实验条件下，但仅注射生理盐水，没有注射光敏药，6天后发现肿瘤正快速成长，没有任何抑制肿瘤的作用。因此，HC-80作为光敏药物用于光动力治疗基底细胞癌，具有明显的杀灭肿瘤作用并可抑制肿瘤的再生和复发。

以上详细举例说明了本发明的竹红菌素衍生物能高效杀灭荷瘤小鼠体内的多种肿瘤细胞(如肺癌、胆管癌、结肠癌、口腔癌细胞、基底细胞癌细胞、黑色素瘤细胞、脑胶质瘤细胞、膀胱癌细胞，通过荷瘤小鼠体内注射一定剂量的光敏药物，配合一定强度和波长的激光照射，取得了很好的光动力治疗效果。由于此类的光敏药物对肿瘤细胞均具有杀伤作用，相信对于其它的肿瘤小鼠，如食管癌、胃癌、肝癌、头颈癌、脑癌、舌癌、鼻癌、鳞状皮肤癌、皮肤T细胞淋巴癌、前列腺癌等肿瘤，也可以得到很好的光动力治疗效果。本发明所披露的其它化合物，无论是竹红菌素还是脱乙酰基竹红菌素的衍生物，连接不同的取代氨基，在光动力条件下，均对肿瘤细胞表现出较好的光动力灭活细胞的能力。因此，本发明公开的竹红菌素的2-位氨基取代或乙二胺取代的衍生物均能很好的治疗小鼠体内的肿瘤。

对比例1

本发明中的竹红菌素衍生物对于HeLa的光动力效果如图23所示。光敏药物在红光照射下，200nM浓度的HB-1-PEG6能杀死80％以上的HeLa细胞，半致死浓度IC₅₀值约为120nM；类似的，200nM浓度的HB-73能杀死80％以上的HeLa细胞，半致死浓度IC₅₀值约为80nM；200nM浓度的HC-80能杀死80％以上的HeLa细胞，半致死浓度IC₅₀值约为80nM；

而相同条件下，HB-1-PEG6只需50nM浓度就能杀死80％的食管癌细胞AKR、胃癌细胞MFC、肺癌细胞A549、肝癌细胞HCC、胆管癌细胞MCC、结肠癌细胞HCT116，半致死浓度IC₅₀值约为20～30nM(表2)；相同条件下，HB-73只需50nM浓度就能杀死85％的头颈癌细胞SCC2、脑癌细胞G442、舌癌细胞TSCCa、鼻癌细胞KB、口腔癌细胞CAL27、脑胶质瘤细胞C6，半致死浓度IC₅₀值约为20～30nM(表3)；相同条件下，HC-80只需50nM浓度就能杀死85％的基底细胞癌细胞BCC、鳞状皮肤癌细胞PECA、黑色素瘤细胞B16、前列腺癌细胞LNCaP、膀胱癌细胞MBT-2，半致死浓度IC₅₀值约为20～30nM(表4)。因此，从图23和表2～4对比可以看出，本发明公开的竹红菌素衍生物对上述肿瘤细胞的光毒性效果要显著高于HeLa细胞。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

另外需注意的是，本发明中涉及需要保护的竹红菌素衍生物均含有两种烯醇互变异构体，两种异构体的化学结构如式(I)和式(I’)当然均在保护范围之内。为了简便起见，本发明所有实施例中只列出了其中一种烯醇互变异构体，另一种烯醇互变异构体及其相应的结构通式在说明书中有详细的说明，其结构当然在保护范围之列。此外，本发明中涉及的竹红菌素衍生物的结构通式包含了聚乙二醇单元(PEGn)，其单元数n为1～50之间的任意整数，其所对应的化学结构当然均在保护范围之内。为了简便起见，本发明所有实施例中只列举了部分整数，其余部分所对应的结构通式在说明书中有详细的说明，其结构当然在保护范围之列。本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及以端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种竹红菌素衍生物或它们的混合物在制备光动力抗肿瘤药物中的应用，其中，所述肿瘤为食管癌、胃癌、肺癌、胆管癌、脑癌、头颈癌、舌癌、鼻癌、口腔癌、脑胶质瘤、基底细胞癌、鳞状皮肤癌、皮肤T细胞淋巴瘤、前列腺癌、膀胱癌，所述竹红菌素衍生物为如式(II)所示的化合物、其异构体或药学上可接受的盐；

所述式(II)所示的化合物为如下具体化合物：

n为1～100之间的整数。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，式II和式II’中衍生物为烯醇互变异构体；

3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述肿瘤所对应的癌细胞为：食管癌细胞、胃癌细胞、肺癌细胞、胆管癌细胞、头颈癌细胞、脑癌细胞、舌癌细胞、鼻癌细胞、口腔癌细胞、脑胶质瘤细胞、基底细胞癌细胞、鳞状皮肤癌细胞、皮肤T细胞淋巴瘤细胞、前列腺癌细胞、膀胱癌细胞。

4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述药物为光动力药物、荧光介导药物。

5.如下所示的化合物、其异构体或药学上可接受的盐在制备指导肿瘤的边界切除的荧光介导药物中的应用；所述肿瘤为食管癌、胃癌、肺癌、胆管癌、脑癌、头颈癌、舌癌、鼻癌、口腔癌、脑胶质瘤、基底细胞癌、鳞状皮肤癌、皮肤T细胞淋巴瘤、前列腺癌、膀胱癌；

n为4～100之间的整数。