混配型亚硝酰钌配合物的合成及生物活性研究（Ⅰ）

发布时间：2020-08-23 15:55

【摘要】：利用细胞毒性化合物或小分子抑制剂治疗是治疗人类癌症的重要策略。然而,在长期治疗中出现了耐药性以及副作用等主要问题。顺铂是目前普遍使用的抗癌药物之一,但是其显著的副作用和耐药性阻碍了临床治疗的发展。因此,开发非铂类药物成为越来越有吸引力的研究课题。由于两个典型的Ru(III)配合物[ImH][trans-Ru Cl_4(DMSO)(Im)](NAMI-A;Im=咪唑,DMSO=二甲基亚砜)和[IndH]-[trans-RuCl_4Ind_2](KP1019)}在治疗转移性实体瘤和铂耐药性结肠直肠癌的临床成功,使得人们注意到钌配合物作为对正常细胞具有低毒性的治疗性抗癌剂的潜在用途。所以,钌成为了铂抗癌剂最有希望的替代品之一~([1])。一氧化氮(NO)是从细菌到人类等生物体生理反应产生的高活性双原子自由基。已经发现这种反应性基团是不可或缺的信使分子,能够介入不同生理过程,例如调节血管张力,心肌收缩性,内皮的抗血栓作用,血管的渗透性以及细胞的增生作用等。根据NO的浓度和暴露时间长短可以促进或抑制细胞死亡。因此,选择在特定靶点释放NO的试剂浓度可以引发特定细胞死亡并且在癌症治疗中呈现潜在的应用。经典的NO衍生物,例如有机亚硝酸盐和硝普钠,它们具有对光化学不稳定性和毒性,在临床治疗方面仍然存在明显的限制。而金属亚硝酰基,特别是亚硝酰基钌配合物能够通过还原反应和光照射释放NO,是很有希望的NO供体试剂~([2])。并且亚硝酰钌配合物中Ru-NO键在室温下的稳定性,以及其在生理条件下光激活的性质,使得它成为生物医学和PDT治疗中的潜在治疗剂~([3,4])。在本文中,以8-羟基喹啉作为主要配体,赖氨酸、天冬氨酸以及含双氮原子配体[2-(4-羧基苯基)—咪唑并[4,5-f][1,10]菲咯啉,picp]三种不同辅助配体合成三种目标混配型亚硝酰钌配合物,分别为[RuCl(L-Lys)(qn)(NO)],[RuCl(L-Asp)(qn)(NO)],[RuCl(picp)(qn)(NO)]~+,并采用不同的光谱手段和质谱方法对配合物进行结构表征。通过检测在光照条件下配合物红外光谱图的变化情况,从而探究其光动力性质。用电子吸收滴定,荧光光谱滴定研究了CT-DNA与配合物的结合行为;采用凝胶电泳实验进行了配合物对质粒PBR322 DNA光切割及其作用机理研究。通过荧光光谱和红外光谱两种光谱方法来测定钌配合物与HSA之间的作用。最后使用CCK-8检测法进行三种混配型亚硝酰钌配合物对人癌细胞系体外抗肿瘤活性研究。本篇文章研究的内容可以分为七部分:第一:简要叙述了本课题的研究背景,钌抗癌药物的分类,多种外源性NO供体及其性质。第二:在[(CH_3)_4N][RuCl_3(qn)(NO)]的基础上,分别合成了以L-Lys、L-Asp和picp为配体的三种混配型亚硝酰钌配合物[RuCl(L-Lys)(qn)(NO)],[RuCl(L-Asp)(qn)(NO)],[RuCl(qn)(picp)(NO)]~+,并通过傅里叶红外光谱仪检测配合物可能具有的化学键;分析得到的核磁共振氢谱确定配合物中氢原子的类型及数量;采用电喷雾质谱技术快速而准确地获得三种配合物各自的相对分子量;测定了三种混配型亚硝酰钌配合物的紫外吸收光谱图并归属了不同吸收峰位置对应的电子跃迁类型。第三:使用傅里叶红外光谱仪研究了在光照射下,三种混配型亚硝酰钌配合物在DMSO溶液中产生NO的情况,结果表明随着光照时间增加,配合物的N-O伸缩振动峰透过率增加,而C=O羰基特征峰透过率则几乎不变。表明光照配合物可以诱导NO释放。第四:使用UV/vis吸收滴定,荧光光谱滴定和凝胶电泳技术来探究钌配合物的DNA键合性质。观察紫外光谱滴定情况,在CT-DNA溶液中不断加入钌配合物后,最大吸收峰260 nm处的吸光度值呈现增加趋势且发生微小的蓝移。通过分析钌配合物对DNA-EB溶液荧光光谱的影响来确认钌配合物与CT-DNA之间的猝灭方式,并计算获得两者的结合常数以及相应的结合位点。进一步通过琼脂糖凝胶电泳实验探究了配合物对质粒pBR322 DNA的光切割情况。结果表明,仅在光照条件下配合物才对质粒DNA表现剪切活性。最后加入不同的自由基清除剂进行自由基机理探究。第五:采用荧光光谱滴定和红外光谱技术来确定钌配合物与HSA的相互作用。荧光光谱滴定结果显示二者发生了一定的结合,钌配合物能够影响HSA中酪氨酸和色氨酸残基的疏水环境,从而引起HSA构象的变化。观察在滴加不同浓度的HSA后混配型钌配合物红外光谱图的改变分析了二者的结合情况。第六:选用HepG-2细胞系,使用CCK-8检测法评估三种混配型亚硝酰钌配合物的体外抗增殖活性。分别设置了不光照和光照条件,探究三种混配型钌配合物对肿瘤细胞生长的抑制作用,结果表明合成配合物对癌细胞表现出一定的抗癌活性,其中[RuCl(picp)(qn)(NO)]~+的抗癌活性最高。第七:总结全文。
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O641.4
【图文】：

核磁共振图谱,亚硝酰钌,核磁共振图谱,配合物

DMSO-d6，采用BRUCKER 600 MHz核磁共振波谱仪进行检测。如图2.4所示分别为三种钌配合物的1H NMR图谱。[RuCl(qn)(NO)(picp)]+1881.45[RuCl(qn)(NO)(lys)]1854.09[RuCl(qn)(Asp)(NO)]1861.82图 2.3 三种混配型亚硝酰钌配合物的红外光谱图表 2.1 三种配合物红外光谱中基团的吸收频率Fig.2.3 The infrared spectrum of three nitrosylruthenium complexes with mixed ligandsTable.2.1 The three complexes infrared spectrum absorption frequency of the group

傅里叶变换红外光谱仪,工作原理

收光谱图能够分析得到特征官能团，从而推测未知物的结构。外光谱仪是进行红外光谱技术检测的仪器，市场上主要有色散型双光束红光谱仪和傅里叶变换红外光谱仪两类，它的结构组成大致分为五块，分别单色器、吸收池、检测系统以及记录系统。目前常使用的光源有能斯特灯两种，单色器选用光栅单色器。傅里叶红外光谱仪属于第三代红外吸收光谱仪，相比色散型光谱仪有很多，比如扫描速度快、分辨率高、光谱范围宽和测量精度好等。仪器设备的用迈克尔逊( Michelson)干涉计取代了单色器，其基本结构如图 3.1 所示。工作原理是光源发出红外光，照射到干涉仪中的分光板上将其均等分裂为一半是透过光，一半是反射光。两部分光被干涉仪中的反射镜各自作用后分光板进入检测器，不同的光程差分别产生相长干涉和相消干涉两种效应成的干涉图经过电子计算机进行一定的傅里叶变换计算产生最终的红外吸[29]。

电泳图,浓度梯度,避光,钌配合物

DNA+[RuCl(L-Lys)(qn)(NO)] DNA+[RuCl(L-Asp)(qn)(NO)] DNA+[RuCl(qn)(picp)(NO)]+由上一个实验可知，在避光状态下加入配合物不会切割 DNA，DNA 的电泳带不发生改变，即 DNA 仍然以闭环超螺旋形式存在。观察图 4.6 电泳图，不同的钌配合物对 DNA 作用后，电泳条带与对照孔即第一泳道(只有 DNA)完全相表明在避光状态下，配合物的浓度变化也不会引起 DNA 损伤，同样全部以 DN环超螺旋 Form I 形式存在。4.3.4.3 相同光照时间条件下光剪切 DNA 的浓度梯度实验。反应液水浴反应 30 min 后，都给予 18 min 白光光照，观察钌配合物浓度小对 DNA 的光剪切活性情况，结果如图 4.7 所示：图 4.6 避光条件下三种亚硝酰钌配合物与 DNA 作用的琼脂糖凝胶电泳图Fig.4.6 Agarose gel electrophoresis of three nitrosylruthenium complexes with DNA under daconditions

【参考文献】