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光动力疗法(photodynamictherapy,PDT)通过特定波长的光激发富集于靶组织的光敏剂,产生细胞毒性的活性氧(reactive oxygen species,ROS)来杀伤靶细胞。在恶性肿瘤的临床治疗方面,PDT已经发展为一种常规方案,但也面临着诸如受限的治疗深度、不明朗的构效关系以及差强人意的肿瘤靶向性等问题。立足于国内螺旋藻资源,本文致力于开发新型长波吸收叶绿素a类光敏剂以及肿瘤酸性微环境响应的双功能结构,以提高PDT的组织穿透能力和效力,以及实现肿瘤微环境响应的同步成像与治疗。同时,药物光反应机制、细胞摄取水平、细胞器分布以及PDT活性研究为阐明该类光敏剂的构效关系提供了参考。对课题组前期从云南程海湖产钝顶螺旋藻中提取制备CHC(Chenghai-Chlorin)的工艺进行优化,产品不经纯化含量达到91%,与国产市售产品一致,并制备其铜络合物CHCTME-Cu,通过X射线单晶衍射确证其C-17、18均为S构型,与海洋来源的Chlorin e6一致。此外,通过LC-MS分析明确了 CHP粗品的组成。PDT的治疗深度取决于所用光敏剂的最大吸收波长,通过改良的区域立体选择性溴化策略与Pd催化的偶联反应在CHC的32位引入芳香基团,得到最大吸收显著红移(7～14nm)的3-3a-f,芳基取代虽然降低了衍生物的单线态氧产率,但通过增强HepG2细胞内药物累积和Ⅰ型活性氧水平使修饰产物的PDT效力相对于CHC提高12～58倍。保留32位芳基取代,在CHC的131、152和173位羧酸上通过酰胺缩合分别引入氨基酸侧链得到16个新型长波长CHC氨基酸衍生物。共轭连接的芳香取代同样使化合物的最大吸收红移6～10nm。荧光探针对水溶液中药物光致活性氧研究表明:芳基取代在促进Ⅰ型活性氧同时,减少了单线态氧的产生;氨基酸通过改变分子的净电荷影响光反应过程,正电性和电荷数目的增加分别有利于Ⅰ型和Ⅱ型光反应;此外,单线态氧而非Ⅰ型活性氧水平决定了此类化合物的光降解速率。药物与细胞器探针的荧光共定位研究显示该类化合物优先分布于溶酶体(Pearson相关系数0.602～0.826),阳离子的碱性氨基酸相对于阴离子的酸性氨基酸衍生物具有稍多的线粒体定位(Pearson系数分别为0.368～0.503和0.244～0.398)。在对HepG2细胞的PDT活性评价中,得益于显著增加的细胞摄取率,芳基取代的氨基酸衍生物较CHC的活性提高74～241倍,其中4-48a表现出区别于其他衍生物的低毒高效(IC50=0.23±0.01μM,暗/光毒性比>870)的特点。基于酸敏感的顺式乌头酸结构与FRET理念设计了肿瘤微环境响应的双功能焦脱镁叶绿酸a二倍体5-4,水溶液中pH依赖的荧光恢复速率以及5-4与其水解产物有力的体外PDT活性(IC50分别为1.37±0.13和0.27±0.01 μM)表明该二倍体模型具有肿瘤酸性微环境响应的荧光成像与PDT治疗的潜力。