具有光动力抗胶质母细胞瘤活性的铜(Ⅱ)配合物及其制备方法和应用

具有光动力抗胶质母细胞瘤活性的铜(ⅱ)配合物及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于医药技术领域，具体涉及具有光动力抗胶质母细胞瘤活性的铜(ⅱ)配合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.胶质瘤是最常见的中枢神经系统原发性脑恶性肿瘤，由不同表型和分子类型的肿瘤组成。据统计，中国脑胶质瘤占颅内肿瘤的49％左右，年发病率为3-6/10万人，是原发性脑瘤中发病率最高的肿瘤，其中以多形性胶质母细胞瘤(glioblastoma，gbm)最具侵袭性，gbm是一种极具侵袭性的中枢神经系统恶性肿瘤，gbm患者的生存时间较低，约为10到15个月。目前的治疗方法包括肿瘤切除、化疗、放疗和抗血管靶向药物，但是其强大的增殖能力和浸润性进展仍使传统手段无法彻底治疗胶质母细胞瘤，延长患者生存期和改善生存质量。
3.替莫唑胺(tmz)是美国食品和药物管理局(fda)批准的用于治疗gbm的一线化疗药物。然而，替莫唑胺的临床应用伴随着一些副作用，如耐药性和神经功能障碍等。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供具有光动力抗胶质母细胞瘤活性的铜(ⅱ)配合物及其制备方法和应用，其在特定波长光照下对胶质母细胞瘤具有很高的毒活性，而在避光条件下，对正常胶质细胞的毒性较弱。
5.第一方面，本发明提供一种具有光动力抗胶质母细胞瘤活性的铜(ⅱ)配合物i2bc-cu，采用如下的技术方案：
6.一种具有光动力抗胶质母细胞瘤活性的铜(ⅱ)配合物i2bc-cu，其结构式如下：
[0007][0008]
第二方面，本发明提供一种具有光动力抗胶质母细胞瘤活性的铜(ⅱ)配合物i2bc-cu-cur，采用如下的技术方案：
[0009]
一种具有光动力抗胶质母细胞瘤活性的铜(ⅱ)配合物i2bc-cu-cur，其结构式如下：
[0010][0011]
第三方面，本发明提供上述铜(ⅱ)配合物i2bc-cu的制备方法，采用如下的技术方案：
[0012]
所述铜(ⅱ)配合物i2bc-cu的合成路线如下：
[0013][0014]
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0015]
进一步，所述铜(ⅱ)配合物i2bc-cu的制备方法，包括以下步骤：取i2bc和高氯酸铜粉末溶于甲醇中，n2保护下65℃加热反应12h，过滤后真空干燥，得到紫红色的i2bc-cu配合物。
[0016]
优选的，所述i2bc和高氯酸铜的用量比例为1mmol：1mmol。
[0017]
第四方面，本发明提供上述铜(ⅱ)配合物i2bc-cu-cur的制备方法，采用如下的技术方案：
[0018]
所述铜(ⅱ)配合物i2bc-cu-cur的合成路线如下：
[0019][0020]
进一步，所述铜(ⅱ)配合物i2bc-cu-cur的制备方法，包括以下步骤：
[0021]
1)取i2bc和高氯酸铜粉末溶于甲醇中，n2保护下65℃加热反应12h；
[0022]
2)称取姜黄素和三乙胺并加入步骤1)的体系中，继续反应6h，过滤后真空干燥，得到产物i2bc-cu-cur。
[0023]
优选的，所述i2bc、高氯酸铜、姜黄素及三乙胺的用量比例为1mmol：1mmol：1mmol：1mmol。
[0024]
第五方面，本发明提供上述铜(ⅱ)配合物的应用，采用如下的技术方案：
[0025]
所述铜(ⅱ)配合物i2bc-cu和/或i2bc-cu-cur在制备光动力抗胶质母细胞瘤药物中的应用。
[0026]
本发明的有益效果是：
[0027]
1.本发明创造性地设计合成出两种含有双碘代bodipy的二价铜配合物，即二元配合物i2bc-cu和三元配合物i2bc-cu-cur，这两种配合物属于新化合物，在本领域和现有文献中尚无报道。
[0028]
2.本发明通过hrms表征手段确定了上述两种铜(ⅱ)配合物的结构，并证明了所陈述的方法能成功制备目标产物，即铜(ⅱ)配合物i2bc-cu和i2bc-cu-cur。
[0029]
3.本发明通过细胞毒活性实验和细胞ros实验，证实i2bc-cu、i2bc-cu-cur对gbm具有良好的光动力活性，期望能在克服现有化疗药物tmz的耐药性和神经毒性方面，以及为未来设计、合成新型光动力活性药物方面提供有价值的借鉴。
附图说明
[0030]
图1(a-b)为本发明实施例1制得的铜(ⅱ)配合物i2bc-cu的hrms图谱；
[0031]
图2(a-b)为本发明实施例2制得的铜(ⅱ)配合物i2bc-cu-cur的hrms图谱；
[0032]
图3(a-b)为本发明实施例1和2制得的铜(ⅱ)配合物对u87mg细胞的抑制情况图；
[0033]
图4(a-b)为本发明实施例1和2制得的铜(ⅱ)配合物对t98g细胞的抑制情况图；
[0034]
图5(a-b)为本发明实施例1和2制得的铜(ⅱ)配合物对heb细胞的抑制情况图；
[0035]
图6为本发明实施例1和2制得的铜(ⅱ)配合物在u87mg细胞内产生ros的荧光显微镜成像图；
[0036]
图7为dpbf法测试本发明实施例1和2制得的铜(ⅱ)配合物及亚甲基蓝(mb)在417nm处紫外吸光度的相对衰减曲线。
具体实施方式
[0037]
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0038]
相较于化疗(化学药物疗法，例如tmz)，光动力治疗作为一种极具前景的治疗肿瘤的局部疗法，具有高效抗癌活性的同时，由于光照的区域选择性可有效降低毒副作用。光动力治疗的核心三要素是光敏剂、光和o2。当以特定波长的激光照射富集光敏剂的肿瘤部位时，产生大量活性氧如1o2、
˙
oh、o2˙-等，这些过量的高氧化活性物种即是癌细胞或组织的主要杀手。
[0039]
基于此，本发明人对光敏剂的合成工艺及作用机理进行了大量研究和试验，以图找到或设计出具有良好的光动力抗胶质母细胞瘤活性的高效光敏剂，从而改善tmz的临床应用伴随着一些副作用，如耐药性和神经功能障碍等这一缺陷。
[0040]
本发明人在试验过程中，意外地发现以双碘代氟硼二吡咯(i2bc)为配体，与高氯酸铜反应生成的i2bc-cu，并引入第二配体姜黄素与cu(ⅱ)发生配位反应生成的i2bc-cu-cur，均取得了预料不到的技术效果，即对gbm均具有优良的光动力活性。本发明人通过进一步试验、分析，认为这可能是由于上述两种配合物在bodipy上引入重原子碘而具有较高的单线态氧量子产率，在可见光照射下产生大量活性氧，因此具有优异的光动力抗u87mg和t98g活性。细胞毒活性实验和细胞ros实验的结果，也证实i2bc-cu与i2bc-cu-cur是具有潜力的、可在制备光动力抗胶质母细胞瘤的药物中应用。本发明正是基于上述发现做出的，从而为开发新型光动力抗胶质母细胞瘤药物提供了数据基础和借鉴意义。
[0041]
除非另有说明，本发明采用的原料为本技术领域常规原料(常规市售品)，皆可于市场购得。以下实施例的试验方法和检测方法中，如无特别说明，均为常规方法，试验中所用器具仪器皆可通过商业途径获得。
[0042]
其中，本发明采用的i2bc是本发明人在实验室中合成的，具体的合成方法在申请号为cn202111238299.0的发明专利申请中已公开，在此不做赘述。i2bc具体的结构式如下：
[0043][0044]
实施例1
[0045]
具有如下结构式的铜(ⅱ)配合物i2bc-cu的制备：
[0046][0047]
铜(ⅱ)配合物i2bc-cu的合成路线如下：
[0048][0049]
具体地，所述铜(ⅱ)配合物i2bc-cu的制备方法，包括以下步骤：
[0050]
取i2bc(55mg,0.074mm)和高氯酸铜(27.5mg,0.074mm)溶于30ml甲醇溶剂中，n2保护下65℃加热反应12h，过滤后真空干燥，得到紫红色的i2bc-cu配合物(37mg,产率：62.1％)。
[0051]
参见图1，hrms(ch3cn)：m/z实测值：801.9970，929.9019和740.0751，c
28h30
bcuf2i2n5，[m-2clo
4-h]

，[m-2clo4 ch3cn ch3oh 3h2o-h]

和[m-2clo
4-cu h]

理论值分别为：801.9937，928.0781和740.0730。
[0052]
实施例2
[0053]
具有如下结构式的铜(ⅱ)配合物i2bc-cu-cur的制备：
[0054][0055]
铜(ⅱ)配合物i2bc-cu-cur的合成路线如下：
[0056][0057]
具体地，所述铜(ⅱ)配合物i2bc-cu-cur的制备方法，包括以下步骤：
[0058]
1)取i2bc(46mg,0.062mmol)和高氯酸铜粉末(23mg，0.062mmol)溶于30ml甲醇溶剂中，n2保护下65℃加热反应12h；
[0059]
2)称取姜黄素(23mg，0.062mmol)配体溶于5ml甲醇溶剂中，加入三乙胺(6.2mg，0.062mmol)，再加至步骤1)的体系中，继续反应6h，过滤后真空干燥，得到产物i2bc-cu-cur(20.3mg,产率：27.9％)。
[0060]
参见图2，hrms(ch3cn)：m/z实测值：1169.1113，1078.0695和929.8984，c
49h49
o6bcuf2i2n5，[m-h]

，[m-cur 3ch3cn 3h2o-h]

和[m-cur ch3cn ch3oh 3h2o-h]

理论值分别为：1169.1118，1078.0541和928.0781。
[0061]
实施例3
[0062]
对上述实施例1和2制得的i2bc-cu和i2bc-cu-cur进行细胞毒活性实验：
[0063]
1、细胞株与细胞培养
[0064]
本实验选用了人胶质母细胞瘤u87mg、t98g以及人脑星型胶质正常细胞heb。
[0065]
将细胞培养于含10％fbs和1％青霉素－链霉素的高塘dmem中，放置在5％co2、37℃培养箱内，待细胞长至80％时进行传代或铺板。
[0066]
2、待测化合物的配制
[0067]
将实验组两种铜(ⅱ)配合物以dmso溶解，配制成浓度为25mm的贮备液，后用培养基稀释成0-100μm的终溶液，对照组姜黄素配制成浓度为100mm的贮备液，tmz浓度为200mm(dmso浓度≤1％)。
[0068]
3、细胞生长抑制实验(mtt法)
[0069]
用胰酶把培养皿中贴壁生长的细胞消化下来，离心后去除上清液，血球计数板计数，调整细胞悬液浓度大约1
×
105/ml，96孔板中每孔加入100μl细胞悬液，保持每个孔板中的细胞密度为8
×
10
3-1
×
104个/100μl，孔板最外层加入pbs缓冲液，培养箱中培养过夜，待细胞贴壁长至80％后吸去原培养基，每种药物设置5个浓度，每个浓度设置5个复孔，每孔加入100μl含不同药物浓度的培养基，实验组两种铜(ⅱ)配合物分别与细胞在黑暗条件下作用24h或黑暗3h 光照1h(520nm)，对照组与细胞在避光环境下孵育48h，作用时间结束后取出孔板，每孔加入10μlmtt试剂(5mg/ml)，在培养箱中继续孵育4h后取出，每孔加入150μldmso，置摇床上震动混匀，使结晶物甲臜充分溶解，使用酶标仪(490nm)测量每孔的吸光度od值。
[0070]
4、ic
50
计算
[0071]
参见图3～图5，细胞抑制率＝(1－实验组od值/空白组od值)
×
100％，以抑制率为纵坐标，药物浓度为横坐标，使用prism8.0软件拟合曲线求出ic
50
，结果见下表1。
[0072]
5、光动力指数(pi)值计算
[0073]
pi值为黑暗条件下的ic
50
/光照条件下的ic
50
，计算结果见下表2。
[0074]
表1：配体以及配合物对不同细胞株的ic
50
值(μm)，数值越低表明化合物抑制效果越好。
[0075][0076][0077]
表2：配合物对u87mg、t98g及heb的pi值
[0078][0079]
6、数据分析
[0080]
由表1和表2可知：
[0081]
(1)无论对u87mg还是t98g，两种铜(ⅱ)配合物在光照条件下的ic
50
值均明显小于黑暗条件下的ic
50
，结果表明铜(ⅱ)配合物i2bc-cu和i2bc-cu-cur均具有光敏化效应，在光照后产生了ros，与细胞内的dna相互作用，起到了杀死胶质瘤细胞的作用。
[0082]
(2)铜(ⅱ)配合物i2bc-cu-cur和i2bc-cu均对u87mg的活性优于t98g。对于u87mg，i2bc-cu-cur光照下的ic
50
值为0.808μm，pi值为12.13；i2bc-cu的光照后的ic
50
值达到0.147μm，pi值达到20.54。表明i2bc-cu与i2bc-cu-cur均有较好的抗胶质母细胞瘤活性，且i2bc-cu略优于i2bc-cu-cur。
[0083]
(3)铜(ⅱ)配合物i2bc-cu和i2bc-cu-cur对heb细胞的ic
50
均高于u87mg和t98g，表明两个铜(ⅱ)配合物对正常胶质细胞的毒活性较小。
[0084]
(4)铜(ⅱ)配合物i2bc-cu和i2bc-cu-cur的抗胶质母细胞瘤活性明显好于一线胶质母细胞瘤化疗药物tmz，i2bc-cu和i2bc-cu-cur有望作为新型光敏剂用于胶质母细胞瘤的光动力疗法，并进一步用于光动力抗胶质母细胞瘤后续研究。
[0085]
实施例4
[0086]
在实施例3的基础上，为进一步证实本发明所述铜(ⅱ)配合物具有光动力抗胶质母细胞瘤活性，发明人对上述实施例1和2制得的铜(ⅱ)配合物i2bc-cu、i2bc-cu-cur在u87mg细胞内产生ros的能力通过荧光显微镜进行成像测定。
[0087]
实验结果见图6。
[0088]
由图6可知：
[0089]
铜(ⅱ)配合物i2bc-cu、i2bc-cu-cur在避光环境下几乎不产生活性氧，但在一定波长的光照条件下(520nm，5mw)能够在u87mg细胞内产生大量的活性氧，有望在制备胶质母细胞瘤的光动力治疗备用药物中应用。
[0090]
实施例5
[0091]
对上述实施例1和2制得的铜(ⅱ)配合物i2bc-cu和i2bc-cu-cur在特定波长光照下产生活性氧的能力通过dpbf荧光探针法进行测定：
[0092]
本实验用dmso将dpbf储备液稀释200倍后形成5
×
10-5
m的溶液，于3ml样品池中加入4μl配合物储备液，混合均匀，即制备成dpbf/配合物浓度比等于25:1的混合溶液。i2bc-cu、i2bc-cu-cur和亚甲基蓝(mb)每光照15s扫描一次紫外吸收光谱。mb作为参比试剂(其在dmso溶液中的活性氧产率是0.52)，根据下列公式计算配合物的活性氧产率。
[0093]
活性氧产率计算公式：
[0094]
其中，φ
δ
代表ros产率，k是以照射时间为x轴，以对应照射时间后dpbf在417nm处的紫外吸收值为y轴进行线性拟合的直线的斜率，f代表配合物和参比试剂的吸收校正因子，f＝1-10-od
，od代表配合物或mb在相应最大吸收波长下的紫外吸收值。
[0095]
表3dpbf与铜(ⅱ)配合物作用的相关参数汇总
[0096][0097][0098]
实验结果见图7和表3。
[0099]
由图7和表3可知：
[0100]
同样条件下，i2bc-cu-cur和i2bc-cu吸光度的下降速率明显高于mb，经过计算，i2bc-cu-cur的活性氧产率较高，为0.508。
[0101]
综上所述，本发明所述铜(ⅱ)配合物i2bc-cu、i2bc-cu-cur在特定波长光照下产生大量的的活性氧，在体外表现出优异的抗胶质母细胞瘤活性。本发明所合成的具有光动力抗胶质母细胞瘤活性的铜(ⅱ)配合物的设计思路与合成路线等均是切实可行的。i2bc-cu、i2bc-cu-cur这两种铜(ⅱ)配合物可在制备光动力抗胶质母细胞瘤药物中应用。
[0102]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。