全 文 ：纳米 TiO2 载体
对竹红菌甲素光敏损伤 DNA的增敏研究
王 薇1，2，周 林1，唐 静2，杨 超2，魏少华2，冯玉英1，周家宏1
(1． 南京师范大学分析测试中心，江苏省生物功能材料重点实验室，江苏 南京 210046)
(2． 南京师范大学化学与材料科学学院，江苏 南京 210046)
［摘要］ 采用溶胶 －凝胶法制备竹红菌甲素 /二氧化钛纳米粒．结果表明，竹红菌甲素被成功包裹于二氧化钛
纳米粒内部．与竹红菌甲素水溶液相比，包裹后的样品紫外吸收峰红移至光疗窗口(600 ～ 900 nm) ，并且在有氧
条件下光敏损伤 CT － DNA的能力增强．
［关键词］ 竹红菌甲素，二氧化钛，光敏损伤，小牛胸腺 DNA
［中图分类号］O657． 3 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-4616(2011)04-0060-04
Photosensitization Studies of TiO2 Nanoparticles to
Photocleavage Capacility of Hypocrellin A
Wang Wei1，2，Zhou Lin1，Tang Jing2，Yang Chao2，Wei Shaohua2，Feng Yuying1，Zhou Jiahong1
(1． Analysis ＆ Testing Center，Nanjing Normal University，Nanjing 210046，China)
(2． School of Chemistry and Materials Science，Nanjing Normal University，Nanjing 210046，China)
Abstract:Hypocrellin A molecules were successfully encapsulated in titanic nanoparticles by sol-gel method． On com-
parison with free hypocrellin A solution，encapsulated sample extended its absorption into longer wavelength，and showed
superior photocleavage capability to calf thymus DNA．
Key words:Hypocrellin A，titanic nanoparticles，photocleavage，calf thymus DNA
收稿日期:2011-03-25．
基金项目:国家自然科学基金(20603018)．
通讯联系人:周家宏，博士后，教授，研究方向:光化学与功能材料的研究． E-mail:zhoujiahong@ njnu． edu． cn
竹红菌甲素(HA，图 1)是一种非卟啉类光敏剂，因其优良的长波长吸收能力以及较高的活性氧产率
而受到广泛的关注［1，2］．竹红菌素在 600 ～ 900 nm的光疗窗口吸收很弱，这使得它在临床上的应用受到了
极大的限制．据文献报道，将竹红菌甲素吸附在纳米二氧化钛表面可以使 HA 的紫外吸收峰发生红移，并
在光疗窗口内出现了新的吸收峰［3］． 因为二氧化钛具有较强的还原能
力以及优良的电子传递能力，在光照条件下可以产生一系列活性氧物
质［4，5］，对 HA 起到了增敏的作用．然而，被吸附在纳米二氧化钛表面的
HA处于亚稳定状态．当周围条件(如 pH和温度)发生改变时，HA 分子
容易从二氧化钛表面解聚，使得体系的稳定性和光动力活性降低．因此，
研究稳定的二氧化钛 /竹红菌甲素体系对其光动力性质的研究有着极其
重要的意义．
本文采用溶胶 －凝胶法制备竹红菌甲素 /二氧化钛纳米粒，并将其
与竹红菌甲素水溶液进行比较．不同于吸附体系，包裹后的样品相对稳
定，不会因为周围环境的改变而将被包裹的物质释放出来，但却允许活
性氧物质通过纳米粒表面的孔道进行扩散［6］．光谱研究表明，竹红菌甲
素已成功包裹于二氧化钛纳米粒内部，主吸收峰红移至光疗窗口，且包
—06—
第 34 卷第 4 期
2011 年 12 月
南京师大学报(自然科学版)
JOURNAL OF NANJING NORMAL UNIVERSITY(Natural Science Edition)
Vol． 34 No． 4
Dec，2011

裹后样品在有氧条件下对 CT DNA的光敏损伤能力强于 HA水溶液．
1 试验部分
1. 1 试剂
小牛胸腺脱氧核糖核酸(CT DNA)和溴化乙啶(EB)购自 Sigma 公司;钛酸四丁酯，甲醇，冰醋酸均为
国产分析纯．用二甲基亚砜(DMSO)溶剂溶解竹红菌甲素，配置成 15 mmol /L母液避光保存．
1. 2 仪器
紫外光谱使用美国 Varian公司 Cary5000 型的紫外 －可见吸收光谱仪;荧光光谱使用 Elmer公司的 LS
50B型荧光光谱仪．
1. 3 二氧化钛包裹竹红菌甲素纳米粒的制备
取竹红菌甲素母液 12 μL，将其溶解于甲醇(15 mL)、冰醋酸(100 μL)和钛酸四丁酯(200 μL)的混合
溶液中．在避光搅拌的条件下，向混合溶液中分次缓慢滴加二次蒸馏水．滴加完成后继续避光搅拌，然后静
置陈化，直至得到稳定的透明溶液．真空泵旋转蒸发除去甲醇溶剂后，加入二次蒸馏水，得到稳定的竹红菌
甲素 /二氧化钛纳米体系(HATN)．此时竹红菌甲素的浓度为 9 μM．同样条件下，取 12 μL的 15 mmol /L竹
红菌甲素母液溶液于适量二次蒸馏水中，得到等浓度的竹红菌甲素水溶液．
1. 4 与 CT DNA稳态作用检测
将 CT DNA溶解在醋酸铵(10 mmol /L 醋酸铵，100 mmol /L 氯化钠，pH = 7)的缓冲溶液中，冰水浴搅
拌过夜．所得的 DNA母液在 0℃超声．通过紫外光谱仪将其稀释成与 HA 同浓度的 DNA 溶液(9 μM) ，逐
量加入到 HA水溶液和包裹样品中，检测其紫外谱图变化．
1. 5 CT DNA光敏损伤检测
将 CT DNA与 EB按 1∶ 1的比例混合均匀检测荧光．待荧光稳定后加入检测样品(包裹样品和水溶液
样品) ，待荧光稳定后，光照样品并每隔 2 min记录其荧光变化．
2 结果与讨论
2. 1 HATN纳米粒的光谱分析
如图 2 所示，HA水溶液在 400 ～ 600 nm范围内有 3 个吸收峰，分别位于 471 nm、545 nm和 589 nm．当
HA分子被包裹在二氧化钛纳米粒内部时，仍可以观察到 3 个吸收峰，但是峰位发生了不同程度的红移，
分别位移到 509 nm、567 nm和 609 nm，且摩尔消光系数增大．这是因为被包裹后 HA分子与 TiO2 二者之间
通过氢键形成了某种络合物．包裹后的样品在 619 nm处出现新的吸收峰，这使得竹红菌甲素的光响应范
围扩展到了 600 ～ 900 nm的光疗窗口，能更有效地应用于光动力疗法．
荧光光谱试验(图 3)表明，HA水溶液在 600 nm处有一发射峰．当 HA分子被包裹在二氧化钛纳米粒
内部后，峰位发生红移，该现象进一步验证了 HA 与 TiO2 之间形成络合．此外，包裹后样品的荧光强度明
—16—
王 薇，等:纳米 TiO2 载体对竹红菌甲素光敏损伤 DNA的增敏研究

显增强，这是因为水溶液中的 HA 分子容易被周围的水分子猝灭，使其荧光强度降低．而当 HA 分子被包
裹在二氧化钛纳米粒的内部时，载体内部的疏水环境减少了水分子对它的影响，从而具有较强的荧光强
度［7，8］．这有力地证明了 HA分子已成功的包裹在了二氧化钛纳米粒内部．
2. 2 与 CTDNA的稳态相互作用
固定 HA水溶液和 HATN溶液的浓度不变，不断增加 CT DNA的浓度，样品的紫外吸收强度显著降低
(图 4)．这说明 HA水溶液和 HATN溶液与 CT DNA之间均存在较强的作用力．从图 4(C)中可以看出，相
同浓度的 HA水溶液与 HATN溶液相比较，当加入相同浓度的 CT DNA溶液后，它们的相互作用百分比分
别为 18. 18%和 15. 32%，HA水溶液与 CT DNA之间的作用力强于包裹样品．这是因为 HA分子可以通过
疏水作用力或氢键嵌插入 CT DNA的双螺旋结构中;而当 HA分子被包裹在载体内部后，TiO2 阻挡了 HA
分子与 CT DNA之间的直接接触．
2. 3 光敏损伤 CT DNA能力
EB分子是一种经典的 DNA探针，它可以嵌插入 DNA 的双螺旋结构而使其荧光显著增强［9］．光敏剂
光敏损伤 DNA将导致 DNA的双螺旋结构断裂或解旋，使得 EB分子从嵌插于 DNA的位点脱离，混合溶液
的荧光强度降低．因此，通过检测 EB － CT DNA混合溶液的荧光强度变化可定量地比较光敏剂对 DNA 的
光敏损伤能力［10，11］．
从图 5(C)可以看出，在有氧条件下光照 10 min 后，HA 水溶液与包裹样品的 CT DNA 光敏损伤程度
分别为 14. 91%和 15. 72%，在有氧条件下包裹样品的光敏损伤能力强于 HA 水溶液．这是因为二氧化钛
纳米粒本身在光照条件下能产生活性氧，对 HA 发挥了增敏效应，最终导致包裹后的样品对 DNA 的损伤
能力强于 HA水溶液．
—26—
南京师大学报(自然科学版) 第 34 卷第 4 期(2011 年)

3 结论
本文通过溶胶 －凝胶法成功将竹红菌甲素分子包裹在二氧化钛纳米粒内部，形成一个稳定的二氧化
钛 /竹红菌甲素复合体系．实验结果表明，包裹后样品的紫外吸收峰红移至光疗窗口，并且有氧条件下对
CT DNA的光敏损伤能力有所增强．
［参考文献］
［1］ Roy I，Ohulchanskyy T Y，Pudavar H E，et al． Ceramic-based nanoparticles entrapping water-insoluble photosensitizing anti-
cancer drugs:a novel drug-carrier system for photodynamic therapy［J］． J Am Chem Soc，2003，125(26) :7 860-7 865．
［2］ Zhou J H，Zhou L，Dong C，et al． Preparation and photodynamic properties of water-soluble hypocrellin A-silica nanospheres
［J］． Mater Lett，2008，62(17 /18) :2 910-2 913．
［3］ Zhou Z Y，Qian S P，Yao S D，et al． Phtoosensitization of a colloidal TiO2 semiconductor system with hypocrellin B［J］．
Dyes Pigments，2001，51:137-144．
［4］ Xu S J，Shen J Q，Chen S，et al． Active oxygen species (1O2，O
· －
2 )generation in the system of TiO2 colloid sensitized by
hypocrellin B［J］． J Photochem Photobio B，2002，67(1) :64-70．
［5］ Kathiravan A，Renganathan R． Photoinduced interaction between colloidal TiO2 nanoparticles and calf thymus-DNA［J］．
Polyhedron，2009，28:1 374-1 378．
［6］ Zhou Z X，Qian S P，Yao S D，et al． Electron transfer in colloidal TiO2 semiconductors sensitized by hypocrellin A［J］．
Radiat Phys Chem，2002，65(3) :241-248．
［7］ Zhou L，Dong C，Wei S H，et al． Water-soluble soft nano-colloid for drug delivery［J］． Mater Lett，2009(63) :1 683-
1 685．
［8］ Zhou L，Zhou J H，Dong C，et al． Water-soluble hypocrellin A nanoparticles as a photodynamic therapy delivery system［J］．
Dyes Pigments，2009，82:90-94．
［9］ 魏少华，卢珊，季春． p-HPcZn与 CT DNA相互作用［J］． 应用化学，25(7) :763-767．
［10］ Zhou L，Liu J H，Wei S H，et al． DNA combining and photocleaving preoperities of photosensitizer-encapsulated silica nan-
oparticles［J］． Monatsh，2009，140:1 167-1 170．
［11］ Xia S Q，Zhou J H，Chen J R，et al． A tyrosine-modified hypocrellin B with affinity for and photodamaging ability towards
calf thymus DNA［J］． Chem Comm，2003(23) :2 900-2 901．
［责任编辑:顾晓天］
—36—
王 薇，等:纳米 TiO2 载体对竹红菌甲素光敏损伤 DNA的增敏研究
