基于检测近红外发光和探针荧光的单态氧定量分析方法

【摘要】：单态氧(Singlet oxygen,1O2)是光动力学疗法(Photodynamic therapy, PDT)过程中Ⅱ型光化学反应的主要细胞毒性物质。随着PDT基础研究的不断深入和临床应用的广泛开展,如何定量检测PDT过程中产生的1O2已成为PDT剂量学研究亟待解决的难题。本论文结合国内外的研究现状,开展了基于检测近红外发光和探针荧光的1O2测量技术研究,主要成果如下： 首先,利用高灵敏度的近红外光电倍增管和多道光子计数技术开发一种具有氧分压和光敏剂荧光监测功能的1O2近红外发光检测系统。通过分析鉴别器阈值电压对时间分辨1O2发光信号的影响,获得了1O2近红外发光检测系统的最佳阈值电压。 其次,利用该系统实验研究了光敏化1O2在有机溶剂、含淬灭剂叠代钠(Sodium azide, NaN3)水溶液、生物组织模型以及不同氧含量水溶液中的发光动力学过程。在此基础上,利用激光闪光光解技术和1O2淬灭法,揭示了不同微环境中时间分辨1O2发光检测结果所表征的物理意义。研究结果表明,已开发的1O2近红外发光检测系统能够准确测得光敏剂在不同微环境中的激发三重态寿命、1O2寿命和1O2淬灭失活的速率常数。 再者,开拓一种1O2荧光探针Singlet Oxygen Sensor Green (SOSG)的定量分析技术。通过测量不同浓度SOSG与1O2的反应动力学过程,得到了SOSG与1O2反应的初始反应速率。根据初始反应速率与SOSG浓度的关系曲线,获得了SOSG定量检测1O2的优化条件。 最后,在荧光探针定量分析技术研究的基础上,以三种血卟啉类光敏剂喜泊分(HiPorfin)、血卟啉单甲醚(HMME)和癌光啉(PsD-007)作为研究对象,首次测定了三种血卟啉类光敏剂在PBS水溶液中的1O2量子产率,并利用已开发的1O2近红外发光检测系统对SOSG的定量检测结果进行评估。研究结果表明,在满足定量分析的实验条件下,利用荧光探针SOSG能够准确测得光敏剂在水溶液中的1O2量子产率。 综上所述,1O2近红外发光检测系统能够直接测量得到光敏化1O2的发光强度和寿命,为深入开展PDT-1O2剂量学研究奠定基础。本论文所开拓的1O2荧光探针定量分析技术,为测定新型光敏剂1O2量子产率提供一种更加便捷的手段。