新型三价金配合物的设计合成及其抗肿瘤活性研究

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Au(ⅢPt(Ⅱ)为等电子体且都采取平面四方构型,这些结构相似性使得Au(Ⅲ)化合物成为金属无机药物领域的研究热点。人们合成了大量Au(Ⅲ)化合物并报道了部分化合物的体外细胞毒活性数据,表明Au(Ⅲ)化合物能强烈抑制对顺铂耐药的肿瘤细胞的生长和增殖,有望开发成为新型特效的抗癌药物。 由于Au(Ⅲ)的高还原电位和快的水解速率使得Au(Ⅲ)化合物在生理条件下不甚稳定,对其药效评估比较困难,从而大大阻碍了Au(Ⅲ)化合物的研究进展。目前,人们正积极探索和开发新型配体以稳定Au(Ⅲ)中心,用各种光谱方法表征所得配合物在近生理条件下的稳定性。 现有关于Au(Ⅲ)配合物的报道集中在结构方面。生物活性测试时,肿瘤细胞株的选择以及实验条件等各不相同,实验结果缺乏可比性和系统性,所以目前仍缺乏有关抗肿瘤Au(Ⅲ)配合物的构效规律。 有关Au(Ⅲ)配合物的细胞毒活性机制的研究不够深入,生物靶分子不明。大量文献中参考顺铂的作用机理详细研究了Au(Ⅲ)配合物的DNA结合性能,也有少量报道利用蛋白组学研究Au(Ⅲ)配合物与蛋白的相互作用,但都缺乏直接的证据。 本论文注重Au(Ⅲ)配合物的构效规律研究,提出了将具有良好生物活性的分子或基团用于构筑配体的设计方案。本论文详细研究了配合物与DNA的相互作用,探索DNA结合性能与细胞毒活性之间的关系。 首先回顾了文献中报道的稳定Au(Ⅲ)配合物结构,总结了配体设计原则。Au(Ⅲ) 配合物以四配位的平面四方形结构为主,也有少量不稳定的五配位和六配位的结构存在。稳定Au(Ⅲ)配合物大都使用含N,C的双齿或多齿配体来稳定Au(Ⅲ)中心,也有少量含O,S,P,Se,Te的配体。一般来说,多吡啶类配体和具有大共轭体系的平面配体的Au(Ⅲ)配合物的体外细胞毒活性较强。文献中采用各种光谱方法研究Au(Ⅲ)配合物与DNA分子的相互作用,如紫外,荧光,圆二色,熔点,粘度等。 其次采用1,4,7-三氮环环壬烷为配体,模拟顺铂的结构合成了顺式的Au(Ⅲ)配合物。该配体采取二配位模式,单晶结构显示未配位的仲胺上的H与Au(Ⅲ)中心存在弱相互作用。[Au—H(-N)的键长=1.919A)]。1H NMR和13C NMR数据表明此Au(Ⅲ)配合物在有机溶剂中存在配体交换过程。配合物的体外细胞毒活性测试表明配合物对肿瘤细胞A—549和HCT-116的生长抑制活性要高于顺铂而对HL—60和P-388的抑制活性要比顺铂稍弱。随着DNA的加入,配合物的紫外光谱出现了很明显的减色效应,当[CT—DNA]/[配合物]从0.0增加到0.7时LMCT谱带强度降低了25.1%。荧光滴定实验表明此Au(Ⅲ)配合物能迅速取代出EB分子使得DNA—EB体系的荧光减弱。将此Au(Ⅲ)配合物与CT—DNA分子孵化后,CT—DNA的CD光谱发生了明显的变化,正峰和负峰都发生了红移和减色效应。此Au(Ⅲ)配合物与5—GMP分子不能发生配位结合,只能通过静电引力形成阴阳离子加合物。此Au(Ⅲ)配合物的抗肿瘤活性可能是由于配位平面嵌入DNA分子的碱基对并引起DNA分子的B构型发生变化所致。 由于简单模拟顺铂的结构,只能得到生物活性与顺铂相当的Au(Ⅲ)配合物。我们选择本身细胞毒性非常强的三联吡啶类衍生物作配体,考虑到空间位阻效应和静电效应,在苯基三联吡啶的4位进行修饰得到四个配体和相应的Au(Ⅲ)配合物1~4。配合物1~4中大的配位平面部分用于与生物分子发生作用以产生抗肿瘤功效,配位平面上连接的功能基团用于调节抗肿瘤性能和化学反应活性。配合物1~4对一系列肿瘤细胞具有极强的 体外细胞毒活性,其中以配合物3的活性最高而2最低。紫外和1H NMR测试显示配合物1~4在过量生物还原剂GSH的存在下在水溶液里能稳定存在,说明它们在近生理条件下不易降解。将配合物1和3与人肾上皮细胞孵化,从其细胞液中分离得到了Au—DNA的加合物。分离得到的DNA浓度为207.8μg/mL,其中Au的含量用ICP—MS测得分别为18.9和24.9 ng/mL,这表示在Au—DNA加合物中每大约6400和4900个DNA碱基对应一个Au。受位阻和电荷的影响,四个配合物表现出不同的DNA结合性能,其中也是3活性最强而2最差。高电荷和弱的位阻效应能促进三联毗啶的Au(Ⅲ)配合物与DNA分子的结合。配合物与CT—DNA的混合体系的紫外光谱随时间延长而吸光度降低。四个配合物通过大的配位平面嵌入DNA分子,使得CT—DNA的CD光谱中正峰强度明显降低且有较大的红移,导致其B构型发生变化。配合物1~4的加入能使DNA—EB体系的荧光剧烈减弱。 吡唑衍生物具有强效激酶抑制活性和细胞毒性。我们选择2—羟乙基吡唑为起始物,引入氨甲基吡啶,氨乙基吡啶和氨基喹啉,合成了三个具有强螯合能力的三齿配体及其相应的Au(Ⅲ)配合物。为了研究Au(Ⅲ)配合物和Pt(Ⅱ)配合物的具体差别,也合成了三个配体相应的Pt(Ⅱ)配合物。体外细胞毒活性表明Au(Ⅲ)配合物的活性比Pt(Ⅱ)配合物强,它们能较明显的抑制HELA细胞的生长。Au(Ⅲ)和 Pt(~)配合物具有不同的DNA结合性能和结合方式,Au(Ⅲ)配合物结合速度较快,以嵌入为主。Pt(Ⅱ)配合物结合速度慢,主要靠配位反应与DNA分子发生作用。配位环境的微小变化能极大地影响配合物与DNA的结合性能,弱的位阻效应有利于L2Au嵌入DNA分子以及L2Pt与5GMP分子的结合。 最后我们总结了Au(Ⅲ)配合物的一些构效关系,提出了新颖高效抗肿瘤的Au(Ⅲ)配合物的设计原则,并就Au(Ⅲ)配合物的抗肿瘤机理研究提出一些新思路和新方法。
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