作为光敏剂,卟啉及其衍生物在疾病治疗尤其是癌症治疗方面取得了巨大成功。两代卟啉类光敏剂先后进入临床,为皮肤癌、肺癌、膀胱癌、尿道癌、各种眼科癌症患者带来了一种全新的治疗手段。咔咯是与卟啉结构相似、18-π共轭电子结构的大环化合物。由于中心具有更小的空腔,咔咯可与高价态金属形成更为稳定的配合物,在配位化学、催化、电化学、生物化学及光动力治疗等领域有着广泛的应用前景。随着合成方法的改进,咔咯化合物受到越来越多的的关注。金属咔咯配合物由于其独特的物理化学性质,在抗癌领域的报道越来越多。前期研究发现,镓咔咯可以通过细胞骨架损伤抑制前列腺癌细胞的生长,活体内具有显著的肿瘤组织靶向性。金属咔咯在光动力抗癌领域展现出诱人的前景。然而,金属咔咯作为一类新型光敏剂,已见报道的金属咔咯类型与治疗肿瘤类型均非常有限。金属咔咯配合物作为光敏剂抑制癌症细胞生长的分子机制也鲜有报道。总之,金属咔咯光动力抗癌活性亟待进一步研究。本文设计制备不同类型的金属咔咯配合物,研究了它们对不同肿瘤细胞的光动力抗癌活性。首次探究了金属咔咯配合物光照条件下抑制肺癌细胞生长的分子作用机制与潜在蛋白通路表达,进行了活体光动力抗癌活性探究。主要研究内容如下:(1)设计合成了水溶性、两亲性、脂溶性三种类型的代表咔咯及其金属配合物;其中2-Ga、3-Cu、4-Ga、4-Mn为新化合物;采用紫外-可见光谱、核磁共振氢(碳)谱、质谱、元素分析等手段对新化合物的结构进行了表征分析。(2)探究了不同类型的咔咯对不同肿瘤细胞的光动力抗癌活性、同一类型不同金属配位的咔咯配合物的光动力抗癌活性。结果显示:金属咔咯配合物的光动力抗癌活性不但与肿瘤细胞类型关系密切,配位金属影响也很大。(3)首次报道了金属咔咯配合物光动力抑制肿瘤细胞生长的分子作用机制。结果显示:水溶性阳离子咔咯2-Ga可以通过稳定c-myc G4 DNA构型,抑制端粒酶的活性、诱导HepG2细胞凋亡;水溶性阴离子咔咯3通过增加细胞ROS的含量,造成线粒体功能异常、激活线粒体Caspase凋亡信号通路,诱导A549细胞凋亡;脂溶性咔咯4-Ga通过p38 MAPK信号通路的调节,抑制A549细胞的生长与增殖;两亲性咔咯TCPC及其金属配合物没有发现明显的光动力抗癌活性。(4)两亲性咔咯TCPC在测试条件下虽未发现有明显的光动力抗癌活性,但是显示出一定的肿瘤细胞线粒体荧光探针的潜力。(5)利用裸鼠肿瘤建模,我们探究了咔咯4-Ga对活体的光动力抗癌活性,结果显示:在6 mg/kg的药物剂量、10 min光照剂量、连续两天给药模式下,4-Ga体现出非常好的光动力抗癌活性;小鼠在体重没有明显变化的情况下,肿瘤的生长速度显著降低、体积减小,生长抑制率达到了80.4%。