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贫铀(depleted uranium,Du)是铀浓缩的副产物,广泛用于军事和工业中。海湾战争后贫铀对健康的危害引起各国关注,贫铀具有重金属化学毒性以及放射性核素的辐射损伤,对战后人员的调查及大量体内铀毒性实验都指出急性铀中毒以肾小管和肾小球损伤导致的急性肾衰竭为特征。肾脏是包括铀在内的许多重金属化学毒作用的靶器官,也是主要的蓄积和损伤器官。贫铀污染食物和环境,或以气溶胶被吸入,或污染伤口,或贫铀弹片残留体内,进入体内的贫铀主要以铀酰离子(UO22+)形式存在,经血液分布到各组织,在肾脏大量浓集,最终导致急性肾损伤,小部分贫铀长期滞留于肾小管近端小管上皮细胞,有潜在的辐射损伤。铀中毒后最好的救治办法是第一时间服用铀促排剂。目前研究较多的邻苯二酚类、羟基吡啶酮类和膦酸类促排化合物的促排效果虽好但螯合特异性差,会造成体内某些必须的金属离子(Ca2+、Zn2+、Mn2+)缺失,并且有一定肝肾毒性。因此高效低毒、安全性好、促排特异性强的促排剂,尤其是提促排特异性和安全性是研发的重点。 针对提高螯合的特异性,本研究中采用离子印迹技术指导促排剂的合成。离子印迹技术,属于分子印迹技术衍生出的一种,是一种新型高效分离技术,具有空间专一识别特性,在色谱分离、抗体和受体模拟物、固相萃取、生物传感器等领域已经有应用,另外身体中的代谢废物与有害杂质、环境中的污染毒素等均可用印迹技术加以检测、吸附、清除。本研究中,通过离子印迹技术在化合物中形成特异的印迹空穴,具备这种特异的空穴的化合物能够特异性识别并结合铀酰离子(UO22+),从而提高促排的特异性,将避免对体内必需金属离子过度螯合带来的毒副作用。壳聚糖及其衍生物是良好的重金属离子螯合剂,还具有显著的清除自由基和抗脂质氧化的作用,生物相容性好,无毒副作用,在医药领域已经有很广泛的应用,且离子印迹壳聚糖的合成技术成熟。本研究采用壳聚糖为母板,选择不同的离子(Cu2+、Ag+、pb2+)作为印迹模板,合成离子印迹壳低聚糖,并通过羧甲基化、氢化等修饰,增加其螯合性能和抗氧化能力,最终形成32个离子印迹壳低聚糖衍生物。 对铀促排化合物的筛选和评价:(1)体外化学水平:电感耦合等离子体质谱(Inductivelycoupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)测定化合物的铀螯合率;测定化合物体外抗氧化能力。(2)细胞水平:通过正常人肾近端小管上皮细胞(Human renal proximal tubuleepithelium cells,HK-2)和正常小鼠成骨细胞(Mouse osteoblastic cells,MC3T3-E1)铀中毒模型评价其体外药效和作用机制,包括细胞活力评价、细胞内铀含量测定、膜损伤及氧化损伤测定、细胞凋亡测定、成骨细胞矿化能力测定、透射电镜细胞超微观察等。(3)动物水平:对候选的目标化合物进行动物水平贫铀急性中毒治疗药效评价,按临床前药学研究要求,包括急性毒性、长期毒性、药物代谢分布、药效研究;其中药效研究包括铀促排率测定、利尿测定、氧化损伤测定、机体免疫性能测定、肝肾功能测定等。 这项研究证实离子印迹技术可以提高促排药物的选择性,得到三个Cu2+印迹壳低聚糖对铀螯合效率高、特异性好,具有一定抗氧化性能,细胞水平机理明确,动物水平安全性好、有较高促排尿铀作用的印迹壳低聚糖类铀促排剂,促排效率比阳性药物DTPA高,肝肾保护效力与DTPA相当。研究同时建立了铀促排剂临床前试验平台,对今后铀促排剂的研发以及预防与治疗贫铀中毒都有一定的指导意义。