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铂类抗癌药物如顺铂、卡铂和奥沙利铂等已经广泛用于癌症治疗,对于这类药物的开发仍然存在许多挑战,如在不失抗癌活性的情况下如何降低药物的副作用和如何扩大成功治疗人类癌症的范围。当然,开发新的铂类药物和寻找较好的治疗方案需要对药物的作用机理进行深入理解,如药物是如何进入细胞的等问题。因此,对这一问题的研究一直是个热点。近来,多核铜人工核酸酶作为一类新的切割试剂得到广泛的研究。金属中心之间可能存在的协同作用有利于活性氧物种的形成和可能导致对DNA的专一性结合。这一优势吸引了人们去设计合成具有高切割活性的双核与三核铜配合物。基于上述研究的热点领域,我们的研究内容主要涉及到Pt2Ln配合物和铜配合物的研究。首先我们合成了两个Pt2Gd模型化合物,希望通过把造影和抗癌药物结合以寻找降低药物毒副作用的方法;其次,为研究铂类药物的作用机制我们设计合成以荧光镧系配合物标记的铂类配合物。最后,作为工作的延续,设计合成了三个取代双核铜配合物并研究了取代基对切割性质的影响。本文总共分四部分,研究内容简述如下：
第一部分介绍和本研究相关领域的进展情况,包括铂类抗癌药物、钆基小分子造影剂、镧系荧光配合物和含铜人工金属核酸酶。
第二部分介绍了两个新型Pt2Gd双功能配合物Ⅲ和Ⅳ的合成和性质,作为研究对照,同时研究了对应的Gd配合物Ⅰ和Ⅱ。四个配合物都具有良好的水溶性。CD光谱研究表明配合物Ⅲ和Ⅳ的DNA结合能力大于Ⅰ和Ⅱ,细胞摄取结果显示配合物Ⅲ和Ⅳ较配合物Ⅰ和Ⅱ更易进入细胞,HeLa细胞的生长抑制实验说明Ⅰ和Ⅱ没有毒活性,而Ⅲ和Ⅳ具有和顺铂相当的活性,所有结果说明钆单元的引入对铂中心的性质没有明显的抑制,同时铂中心能够促进钆单元进入细胞。NMRD实验得到配合物Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ的质子弛豫度分别为5.00,4.88,5.73,5.05 mM-1s-1,高于造影试剂DTPA-Gd的质子弛豫值4.3 mM-1s-1,动物造影实验结果进一步说明四个配合物都能够对小鼠肾脏造影成像。总之,我们成功合成了集造影功能和抗癌活性于一体的Pt2Gd的双功能配合物Ⅲ和Ⅳ,为将来实现磁共振造影示踪定位铂类药物和深入研究铂类药物的作用机理提供了实验依据和理论基础。
第三部分介绍两个新型荧光Pt2Eu和Pt2Tb配合物L-Eu/Pt和L-Tb/Pt的合成和性质,作为对照同时合成并研究了相应的配合物L-Eu和L-Tb,四个配合物都能溶于水中。荧光发射光谱显示在水溶液中L-Eu/Pt和L-Tb/Pt的荧光强度低于配合物L-Eu和L-Tb,可能是由于铂中心NH振荡子的增加对Eu和Tb发光产生一定的抑制作用。配合物L-Eu/Pt和L-Tb/Pt的pH滴定实验表明它们的荧光强度不受溶液酸度的影响,在水溶液中5-GMP与L-Eu/Pt和L-Tb/Pt反应能使其荧光强度增强,当混合比例为2:1时发射强度最大,1H NMR和31P NMR跟踪了该反应进一步证明了5-GMP能与L-Eu/Pt的反应。CD光谱研究表明配合物L-Eu/Pt和L-Tb/Pt与DNA的结合能力大于L-Eu和L-Tb。总之,我们成功合成了两个新型的L-Eu/Pt和L-Tb/Pt配合物,为进一步利用镧系荧光配合物研究铂类药物的细胞分布提供了实验基础。
第四部分作为工作的延续,我们设计合成了三个新型间位双核铜配合物1,2,3并研究了它们与DNA的作用,这些配合物都具有良好的水溶性。它们的DNA的切割活性研究结果显示,配合物1,2,3具有与母体配合物A相似的切割行为,它们与DNA的结合能力顺序为3>A>2(≈=)1,这和它们对DNA切割能力的顺序是一致的。尽管配合物E和三核铜配合物B对DNA的结合能力都高于配合物A,但配合物3的切割效率高于配合物A,而配合物B的切割效率却低于配合物A。对于配合物3和B所表现出对DNA不同的切割行为,我们认为可能是因为5位取代基团引起不同的DNA结合模式和铜中心不同的距离造成的。本研究的结果对于设计合成新奇的多核人工核酸酶是有重要意义的。