本发明属于化学药物，更具体地，涉及一种阴离子型五甲川花菁及其制备方法和应用。
背景技术：
1、光学治疗是一种具有非侵入性和时空选择性等优势的微创治疗方案，在肿瘤治疗和抗菌消炎等生物医学领域具有重要的应用前景。用于光学治疗的光敏剂通常具有多种激发态能量弛豫途径，从而表现出荧光发射、活性氧生成和热生成等性质。因此，通过荧光成像引导的光学治疗，能实现疾病的诊疗一体化，避免遗漏微小病灶，提高治疗效率并降低毒副作用。与目前临床使用的基于可见光波段的荧光成像技术相比，近红外荧光成像技术具有穿透深度高和成像信噪比高等优势，能诊断肿瘤等位于体内深处的疾病，并进一步引导光学治疗等治疗方案的开展。
2、目前，多种有机染料分子已被选作荧光成像剂或光学治疗光敏剂。其中，阳离子型七甲川花菁，比如吲哚菁绿(icg)等，因其半峰宽窄、强度高的近红外吸收和荧光、良好的生物相容性以及极低的暗细胞毒性而被广泛应用。然而，这类花菁的固有缺陷限制了其在近红外荧光成像引导的光学治疗领域的进一步应用。一方面，花菁类光敏剂的活性氧产率较低。目前的改进手段主要为引入重原子等化学结构修饰，但提升效果有限，且难以避免地提高了暗细胞毒性或合成难度。另一方面，花菁在近红外窗口的荧光量子产率相对较低，而且不可控的聚集行为也会导致荧光等性能进一步下降，严重制约了花菁在体内的应用潜力。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种阴离子型五甲川花菁及其制备方法和应用，通过对花菁端基的化学结构进行改进，得到特定结构的阴离子型五甲川花菁，兼具近红外荧光成像效果和活性氧生成能力。
2、为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种以三氰基呋喃为端基的阴离子型五甲川花菁，其结构如式ⅰ所示：
3、
4、其中，x+代表金属阳离子、季铵盐阳离子、季膦盐阳离子和咪唑盐阳离子等阳离子中的一种；r1、r2和r3各自独立的选自氢、卤素、未取代或取代的c1-10的烷基、未取代或取代的c1-10的烷氧基、未取代或取代的芳香基中的一种，优选为氢。
5、进一步的，x+优选为钠离子、十二烷基三苯基膦阳离子或(2-(2-(2-(2-羟乙氧基)羟乙氧基)羟乙氧基)乙基)三苯基膦阳离子，且r优选为氢。
6、本发明第二方面提供了一种阴离子型五甲川花菁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7、(1)将三氰基呋喃、乙酸钠和五甲川链前体在乙酸酐中缩合，得到以钠离子为阳离子的阴离子型五甲川花菁，其结构如式ⅱ所示：
8、
9、其中，r1、r2和r3各自独立的选自氢、卤素、未取代的或取代的c1-10烷基、未取代的或取代的c1-10烷氧基、未取代的或取代的芳香基中的一种；
10、或者，将步骤(1)中得到的以钠离子为阳离子的阴离子型五甲川花菁通过离子交换，制备得到含不同阳离子的阴离子型五甲川花菁。
11、进一步的，所述三氰基呋喃为三氰基呋喃(2-(3-氰基-4,5,5-三甲基呋喃-2(5h)-基)丙二腈)，结构如式ⅲ所示：
12、
13、所述五甲川链前体为丙二醛双(苯基亚胺)盐酸盐衍生物；所述丙二醛双(苯基亚胺)盐酸盐衍生物的结构式如式ⅳ所示：
14、
15、其中，r1、r2和r3各自独立的选自氢、卤素、未取代的或取代的c1-10烷基、未取代的或取代的c1-10烷氧基、未取代的或取代的芳香基。
16、进一步的，步骤(1)具体包括：将三氰基呋喃、乙酸钠和丙二醛双(苯基亚胺)盐酸盐衍生物在氮气或惰性气体气氛下混合于乙酸酐中，搅拌至反应完成后，用二氯甲烷和水萃取，将萃取后的有机相合并，经无水硫酸钠干燥，减压蒸发浓缩得到粗产物，然后通过硅胶柱层析纯化和二氯甲烷重沉淀，得到如式ⅱ所示的以钠离子为阳离子的阴离子型五甲川花菁。
17、进一步的，所述丙二醛双(苯基亚胺)盐酸盐衍生物与三氰基呋喃的摩尔比为1:(1.5～4)。
18、进一步的，所述丙二醛双(苯基亚胺)盐酸盐衍生物与乙酸钠的摩尔比为1:(2～10)。
19、进一步的，所述反应的反应温度为0～40℃；所述反应的反应时间为0.5～6h。
20、进一步的，所述离子交换包括：将以钠离子为阳离子的阴离子型五甲川花菁和相应阳离子盐在溶液中进行离子交换，制备得到含不同阳离子的阴离子型五甲川花菁。
21、进一步的，所述阳离子盐为金属阳离子、季铵盐阳离子、季膦盐阳离子和咪唑盐阳离子等阳离子中的一种形成的盐。
22、进一步的，所述以钠离子为阳离子的阴离子型五甲川花菁和相应阳离子盐的摩尔比为1:(1～2.5)。
23、进一步的，所述溶液采用的溶剂选自n,n-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、乙酸酐、乙醇、四氢呋喃、丙酮、甲苯和水中的一种或多种组成的混合溶剂；所述离子交换的反应时间为1～36h。
24、本发明第三方面提供了一种阴离子型五甲川花菁的应用，所述阴离子型五甲川花菁在近红外荧光成像的荧光成像剂或光学治疗的光敏剂的制备中的应用。将所述阴离子型五甲川花菁作为近红外荧光剂和光学治疗光敏剂，可应用于近红外荧光成像引导的光学治疗，实现肿瘤诊疗一体化。
25、进一步的，将所述阴离子型五甲川花菁包覆于纳米粒子或者脂质体中；
26、其中，所述包覆于纳米粒子的方法包括：将所述阴离子型五甲川花菁和f-127(化学结构式为ho(c2h4o)m-(c3h6o)nh，m和n为正整数)的溶于有机溶剂中，然后减压蒸馏成膜，再注入磷酸盐缓冲液，超声处理，得到阴离子型五甲川花菁纳米粒子分散液；
27、所述脂质体包括阿霉素脂质粒tlcd99、两性霉素b脂质粒、柔红霉素脂质粒和庆大霉素脂质粒等。
28、通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下
29、有益效果：
30、(1)本发明提供的阴离子型五甲川花菁，通过对花菁端基的化学结构进行改进，以三氰基呋喃作为端基，得到特定结构的阴离子型五甲川花菁，能兼顾近红外荧光成像效果和活性氧生成能力，为近红外荧光成像引导的光学治疗提供一种新的途径。
31、(2)本发明提供的以三氰基呋喃为端基的阴离子型五甲川花菁，吸收峰和荧光峰均位于近红外区，其水溶液和纳米粒子中均具有明亮的近红外荧光，实现了高分辨的体内荧光成像。且由阴离子型五甲川花菁构成的纳米粒子表现出良好的肿瘤富集能力，能实现肿瘤原位诊断。
32、(3)本发明提供的以三氰基呋喃为端基的阴离子型五甲川花菁，在水溶液和纳米粒子下表现出优秀的活性氧生成能力，能有效减小肿瘤体积，表现出优秀的光学治疗效果。因此，阴离子型五甲川花菁作为化学药物时，能兼顾近红外荧光成像和光学治疗效果，可应用于近红外荧光成像引导的光学治疗，实现肿瘤诊疗一体化。
33、(4)本发明提供的阴离子型五甲川花菁结构和制备方法简单，易于纯化和调控，产率高，重复性好，便于推广应用。
1.一种以三氰基呋喃为端基的阴离子型五甲川花菁，其特征在于，其结构如式ⅰ所示：
2.根据权利要求1所述的阴离子型五甲川花菁，其特征在于，x+为金属阳离子、季铵盐阳离子、季膦盐阳离子和咪唑盐阳离子中的一种。
3.一种权利要求1或2所述的阴离子型五甲川花菁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的阴离子型五甲川花菁的制备方法，其特征在于，所述三氰基呋喃为三氰基呋喃(2-(3-氰基-4,5,5-三甲基呋喃-2(5h)-基)丙二腈)，结构如式ⅲ所示：
5.根据权利要求3所述的阴离子型五甲川花菁的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括：将三氰基呋喃、乙酸钠和丙二醛双(苯基亚胺)盐酸盐衍生物在氮气或惰性气体气氛下混合于乙酸酐中，搅拌至反应完成后，萃取、干燥，然后减压蒸发浓缩得到粗产物，再通过硅胶柱层析纯化和二氯甲烷重沉淀，得到如式ⅱ所示的以钠离子为阳离子的阴离子型五甲川花菁。
6.根据权利要求3所述的阴离子型五甲川花菁的制备方法，其特征在于，所述丙二醛双(苯基亚胺)盐酸盐衍生物与三氰基呋喃的摩尔比为1:(1.5～4)；
7.根据权利要求3-6任一项所述的阴离子型五甲川花菁的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：将以钠离子为阳离子的阴离子型五甲川花菁和其它阳离子盐在溶液中进行离子交换，制备得到含其它阳离子的阴离子型五甲川花菁；
8.根据权利要求7所述的阴离子型五甲川花菁的制备方法，其特征在于，所述以钠离子为阳离子的阴离子型五甲川花菁和相应阳离子盐的摩尔比为1:(1～2.5)；
9.一种权利要求1或2所述的阴离子型五甲川花菁的应用，其特征在于，所述阴离子型五甲川花菁在近红外荧光成像的荧光成像剂或光学治疗的光敏剂的制备中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，将所述阴离子型五甲川花菁包覆于纳米粒子或者脂质体中；
