CN110054651B - 一种靶向人膀胱癌药根碱铂(ii)配合物及其合成方法和应用 - Google Patents
一种靶向人膀胱癌药根碱铂(ii)配合物及其合成方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物,其合成方法以及该配合物在制备抗肿瘤药物中的应用。所述靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物的合成方法包括以下步骤:(1)将溴代药根碱衍生物、卤化钾和二甲基吡啶胺溶解于溶剂中,在85~90℃下反应得到J‑TFA配体(2)将步骤(1)制备的J‑TFA配体与二氯·二(二甲基亚砜)合铂(II)溶解于乙腈溶液中,进行配位反应4~6小时,将产物洗涤、干燥,即得。本发明首次以新型的药根碱衍生物J‑TFA作为活性配体,合成其铂配合物,表现出优越的体内外抗肿瘤活性和靶向性,具有潜在的药用价值,有望用于各种抗肿瘤药物的制备。所述靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物的结构式如下:
Description
技术领域
本发明涉及铂类高活性配合物以及合成方法,特别涉及一种靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物及其合成方法。本发明还涉及靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物在制备抗肿瘤药物中的应用。
背景技术
恶性肿瘤是世界公认的对人类健康危害最严重的疾病之一,其危害仅次于心血管疾病。因此,加强肿瘤药物的研发和肿瘤治疗手段的研究,是目前临床和科学家们的急迫需解决的重大问题之一。在肿瘤治疗中,化疗是当前肿瘤治疗的重要方法之一,在众多化疗药物中,铂类配合物是一类抗肿瘤作用较强、抗肿瘤谱较广的药物。然而,顺铂类药物在临床治疗中产生明显的耳毒性、肾脏毒性、骨髓毒性、催吐性、外周神经毒性及耐药性,使用其在临床使用受到了一定的限制。为此,靶向性药物的开发,为解决金属抗肿瘤药物的靶向性问题提供了一个新的契机。
药根碱是一种来自于天然产物的四氢异喹啉生物碱,其结构与小檗碱类似,具有治疗炎症、细菌和病毒感染、糖尿病、心血管疾病、精神疾病和抗肿瘤等多方面具有药效作用。以药根碱衍生物为中药活性成分配体来合成其金属配合物及其作用机制的研究,至今未曾有相关的报道。因此,设计和寻找高水溶性、疗效高、毒副作用低和靶向性强的新型药根碱抗肿瘤金属铂配合物前药成为当前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物。
为实现本发明的第一个目的,本发明提供了以下的技术方案:
一种靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物,具有下述通式I:
本发明的第二个目的是提供一种靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物的合成方法。
为实现本发明的第二个目的,本发明提供了以下的技术方案:
一种靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物的合成方法,包括以下步骤:
(1)将溴代药根碱衍生物、卤化钾和二甲基吡啶胺溶解于溶剂中,在90℃下反应得到J-TFA配体;
(2)将步骤(1)制备的J-TFA配体与二氯·二(二甲基亚砜)合铂(II)溶解于乙腈溶液中,进行配位反应4~6小时,将产物洗涤、干燥,即得。
进一步地,所述步骤(1)中溶剂为乙腈。
进一步地,所述溴代药根碱衍生物1、卤化钾和二甲基吡啶胺的摩尔比为1:0.8:1~1.5。
进一步地,所述步骤(1)的反应温度为90℃。
进一步地,所述步骤(2)的反应温度为50~60℃。
进一步地,所述步骤(2)中乙腈溶液的体积为5.0~50.0mL。
进一步地,所述步骤(2)中干燥为真空干燥,温度为40~50℃。
本发明的第三个目的在于提供一种靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物在制备抗肿瘤药物中的应用。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1.本发明首次以一种新型的药根碱衍生物J-TFA作为活性配体,合成其铂配合物[Pt(J-TFA)Cl]Cl(其中TFA为三氟乙酸),而且合成路线简单、反应条件温和,产率高。
2.本发明研究了配合物对T-24、SK-OV-3/DDP、A549肿瘤细胞和正常HL-7702细胞的活性和毒性实验。实验结果发现,配合物对人肿瘤细胞有很好的抑制作用,IC50值为10.0nM-9.3μM;尤其是对人膀胱癌细胞T-24的抑制作用较好,其IC50值分别为10.0±0.2nM,其体外抗肿瘤活性远远大于临床经典的金属基抗癌药物顺铂10.4±1.2μM。
3.本发明的靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物,对正常细胞HL-7702的毒性很小(IC50>150μM),体现出很好的靶向抑制人膀胱癌细胞的增殖作用。更为重要的是,在荷瘤裸鼠的体内抑瘤实验显示,对人膀胱癌细胞T-24裸鼠模型具有良好的抑瘤效果,抑制率为50.4%,远远高于临床药物顺铂37.1%。
4.本发明的靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物表现出优越的体内外抗肿瘤活性和靶向性,具有潜在的药用价值,有望用于各种抗肿瘤药物的制备。
5.本发明在合成靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物时,药根碱衍生物与二甲基吡啶胺的物质的量比应为1:1~1.5,反应才能进行;且反应温度为85~90℃,温度高于90℃产物粘底和发生碳链断链,温度低于85℃,该反应几乎不发生。
附图说明
下面结合附图中的具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明,但不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明实施例1制得的J-TFA的电喷雾质谱图;
图2为本发明实施例1制得的J-TFA核磁共振氢谱图;
图3为本发明实施例1制得的J-TFA核磁共振氟谱图;
图4为本发明实施例1制得的配合物Pt1的电喷雾质谱图;
图5为本发明实施例1制得的Pt1的核磁共振氢谱图;
图6为本发明实施例1制得的Pt1的核磁共振碳谱图;
图7为本发明实施例1制得的Pt1核磁共振氟谱图。
具体实施方式
本发明实施例中涉及的原料溴代药根碱衍生物1参照考现有文献(Song,D.;etal.Eur.J.Med.Chem.,2018,143:1858–1868.)进行制备;另外,二氯·二(二甲基亚砜)合铂(II)可参考现有文献(Al-Allaf,T.A.K.;et al.Transit.Met.Chem.,1998,23:403-406.)进行制备,简写为cis-PtCl2(DMSO)2。
实施例1
在圆底烧瓶中分别称取1.0mol衍生物1、0.8mol碘化钾和1.50mol二甲基吡啶胺,加入乙腈5.0毫升,所加的溶剂刚好试固体溶解完,使其反应更充分,在90℃下反应4小时后,得到黄色固体粉末J-TFA配体,其产率为88.9%。
在100.0mL的圆底烧瓶中加入1.0mol配体J-TFA和1.0mol的二氯·二(二甲基亚砜)合铂(II),溶解于25.0mL乙腈溶液中,在60℃下进行配位反应4.0h,用乙腈洗涤后在45℃温度下真空干燥,即得到黄色的目标产物Pt1。产率为93.0%。
本发明的靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物的合成路线如下:
实施例2
与实施例1的不同之处在于,在100.0mL的圆底烧瓶中加入1.0mol配体J-TFA和1.0mol的二氯·二(二甲基亚砜)合铂(II),溶解于50.0mL乙腈溶液中,在60℃下进行配位反应4.0h,用乙腈洗涤后在45℃温度下真空干燥,即得到黄色的目标产物Pt1。产率为85.2%。
实施例3
与实施例1的不同之处在于,在100.0mL的圆底烧瓶中加入1.0mol配体J-TFA和1.0mol的二氯·二(二甲基亚砜)合铂(II),溶解于5.0mL乙腈溶液中,在60℃下进行配位反应4.0h,用乙腈洗涤后在45℃温度下真空干燥,即得到黄色的目标产物Pt1。产率为90.0%。
实验例1
为进一步确定配体与配合物的结构,对实施例1产物的结构进行表征。
1.对所得J-TFA进行鉴定
(1)电喷雾质谱,其谱图如图1所示。
ESI-MS m/z:660.9[M-(TFA-H)]+,其中M为化合物J-TFA的分子量。
(2)核磁共振氢谱图,如图2所示。
1H NMR(400MHz,CH3OH-d4)δ9.78(s,1H),8.82(s,1H),8.69(d,J=4.8Hz,2H),8.18-8.12(m,1H),8.03(d,J=9.1Hz,1H),7.93(dt,J=1.6,7.7Hz,2H),7.69(s,1H),7.53(d,J=7.8Hz,2H),7.48(dd,J=5.2,7.3Hz,2H),7.05(s,1H),4.95(br t,J=6.3Hz,2H),4.63(s,4H),4.23(s,3H),4.15-4.09(m,5H),4.02(s,3H),3.33(br s,2H),3.29(s,2H),1.92-1.81(m,4H),1.59-1.49(m,2H),1.38(br s,8H)。
(3)核磁共振氟谱图,如图3所示。
19F NMR(471MHz,CHCl3-d)δ-77.337。
(4)元素分析结果,如表1所示。
表1实施例中化合物J-TFA和Pt1的元素分析结果
因此,可以确定所得黄色目标产物为化合物J-TFA,其结构式如下:
2.对所得配合物Pt1进行鉴定
(1)电喷雾质谱,其谱图如图4所示。
ESI-MS m/z:928.0[M-(TFA-H)]+,其中M为化合物Pt1的分子量。
(2)核磁共振氢谱图,如图5所示。
1H NMR(500MHz,DMSO-d6)δ9.89(s,1H),9.05(s,1H),8.80–8.76(m,2H),8.30(td,J=7.8,1.6Hz,2H),8.19(d,J=9.2Hz,1H),8.05(d,J=9.1Hz,1H),7.83(d,J=7.9Hz,2H),7.69(s,1H),7.68-7.65(m,2H),7.05(s,1H),5.36(d,J=15.9Hz,2H),4.97(t,J=6.3Hz,2H),4.87(d,J=15.8Hz,2H),4.11(s,3H),4.07(s,3H),4.02(t,J=6.6Hz,2H),3.94(s,3H),3.23(t,J=6.4Hz,2H),3.06-2.99(m,2H),1.69(p,J=6.8Hz,2H),1.49(td,J=11.3,9.6,5.9Hz,2H),1.34(t,J=7.8Hz,2H),1.25–1.19(m,4H),1.12(dt,J=13.4,7.2Hz,4H)。
(2)核磁共振碳谱图,如图6所示。
13C NMR(126MHz,DMSO-d6)δ166.33,161.67,158.87,158.61,158.35,158.10,151.34,150.64,149.45,149.21,145.85,144.03,141.79,138.15,133.57,129.00,127.16,125.81,123.93,123.89,121.79,120.89,120.32,119.21,118.52,116.14,113.78,112.49,109.28,68.87,68.39,64.71,62.36,57.48,56.64,55.87,40.51,40.35,40.18,40.01,39.84,39.68,39.51,29.03,28.97,28.95,28.90,27.45,26.43,26.19,25.81。
(3)核磁共振氟谱图,如图7所示。
19F NMR(471MHz,DMSO-d6)δ-73.86。
(4)元素分析结果,如表1所示。
因此,可以确定所得黄色目标产物为配合物Pt1,其结构式如下:
实验例2
为了充分说明本发明所述的靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物Pt1在制药中的用途,对其进行了体内外抗肿瘤活性实验。
一、铂(II)配合物Pt1对多种人肿瘤细胞株的增殖抑制活性实验
1、细胞株与细胞培养
本实验选用人卵巢癌顺铂耐药SK-OV-3/DDP细胞、人膀胱癌T-24细胞、人膀胱癌A549细胞以及人正常肝HL-7702细胞等4种人类细胞株。
所有人源细胞株均培养在含100U/mL青霉素、10wt%小牛血、100U/mL链霉素的RPMI-1640培养液内,置37℃含体积浓度5%CO2孵箱中培养。
2、待测化合物的配制
所用的配体J-TFA和Pt1的纯度均需≥95%,将它们的DMSO储液用生理缓冲液稀释成20μmol/L的终溶液(DMSO的终浓度≤1%),测试该浓度下各个化合物对正常细胞或所选的肿瘤细胞生长的抑制程度。
3、细胞生长抑制实验(MTT法)
(1)取对数生长期的正常细胞或肿瘤细胞,经胰蛋白酶消化后,用含10%小牛血清的培养液配制成浓度为5000个/mL的细胞悬液,以每孔190μL接种于96孔培养板中,使待测细胞密度至1000~10000孔(边缘孔用无菌PBS填充);
(2)5%CO2,37℃孵育24h,至细胞单层铺满孔底,每孔加入一定浓度梯度的药物10μL,每个浓度梯度设4个复孔;
(3)5%CO2,37℃孵育48小时,倒置显微镜下观察;
(4)每孔加入10μL的MTT溶液(5mg/mL PBS,即0.5%MTT),继续培养4h;
(5)终止培养,小心吸去孔内培养液,每孔加入150μL的DMSO充分溶解甲瓒沉淀,振荡器混匀后,在酶标仪用波长为570nm,参比波长为450nm测定各孔的光密度值;
(6)同时设置调零孔(培养基、MTT、DMSO),对照孔(细胞、培养液、MTT、相同浓度的药物溶解介质、DMSO)。
(7)根据测得的光密度值(OD值),来判断活细胞数量,OD值越大,细胞活性越强。利用公式:
计算各个化合物对所选细胞生长的抑制率,再以Bliss法分别计算各受试化合物对所选的各个细胞株的IC50值。其结果如以下表2所示。
表2化合物对各种细胞株的IC50值(μM)
从IC50活性筛选结果来看,配合物Pt1对三种受测的人肿瘤细胞株(SK-OV-3/DDP、T-24和A549细胞)的增殖抑制活性明显高于金属盐cis-Pt(DMSO)2Cl2及其配体J-TFA和TFA,体现了配体J-TFA与铂中心原子的协同作用。其中配合物Pt1对T-24细胞的抑制作用较好,其IC50值为10.0±0.2nM,其体外抗肿瘤活性远远大于临床经典的金属基抗癌药物顺铂(10.4±1.2μM);此外,配合物Pt1对正常细胞HL-7702的几乎没有毒性(IC50值>150μM),体现出很好的靶向抑制癌细胞增殖的作用。总之,配合物Pt1表现出优越的体外抗肿瘤活性和靶向选择性,具有潜在的药用价值,有望用于各种抗肿瘤药物的制备。
二、荷瘤裸鼠的体内抑瘤实验
(1)动物要求:
品系:BALB/c-nu;等级:SPF级;周龄:5-6w;体重:18-20g;性别:雄性;
(2)动物来源来源:
北京华阜康生物科技股份有限公司,许可证号:SCXK(京)2014-0004。
(3)动物实验的场所:
中国医学科学院放射医学研究所(天津),实验单位使用许可证编号:SYXK(津)2014-0002。
(4)饲养环境的要求:
SPF级,IVC独立通风系统;保持恒定温度(26±2℃)和湿度(40-70%),开灯、熄灯各12h。
(5)饲料:
选用SPF小鼠繁殖饲料,购自北京科澳协力饲料有限公司。
(6)实验用到的主要试剂和器械:
试剂:DMSO、0.9%生理盐水、75%医用酒精、4%多聚甲醛;器械:手术剪刀、镊子、套管针、电子游标卡尺。
(7)实验的基本过程与操作
①细胞培养
本实验选用人卵巢癌顺铂耐药SK-OV-3/DDP细胞、人膀胱癌T-24细胞、人膀胱癌A549细胞以及人正常肝HL-7702细胞等4种人类细胞株。
所有人源细胞株均培养在含100U/mL青霉素、10wt%小牛血、100U/mL链霉素的RPMI-1640培养液内,置37℃含体积浓度5%CO2孵箱中培养。
②荷T-24裸鼠皮下移植瘤模型的制备
收集处于对数生长期的T-24细胞,用无血清培养基细胞调制成5×107个/mL活细胞浓度悬液。用1.0mL注射器抽取0.2mL悬液,约含1×107个活细胞,然后接种于裸小鼠右腋窝皮下,待皮下肿瘤长至约1cm3时,作为皮下移植瘤模型制作的瘤源,在裸小鼠身上传代。T-24在裸鼠身上传4代待其生长稳定后,选取肿瘤生长旺盛且无溃破的荷瘤鼠,颈椎脱位处死,用75%医用酒精消毒动物皮肤,剖离组织块,除去坏死部分,将瘤组织剪成1.5mm3左右小块,用套管针接种于裸鼠右腋窝皮下。用电子游标卡尺测量移植瘤瘤径,待肿瘤体积生长至100-300mm3时,将动物随机分组。
③药效实验
荷HeLa瘤裸小鼠随机分成空白组、加药组和顺铂阳性对照组,每组7只动物。于分组当天开始腹腔注射给药,加药组每两天给药,顺铂隔天给药。每隔三天用电子游标卡尺测瘤径,量体重。于第13天颈椎脱位处死、剖离肿瘤、称重、拍照、计算抑瘤率。
肿瘤体积计算公式:V=a×b2/2,其中a为长径,b为短径;
相对肿瘤体积RTV=Vt/V0,其中Vt为每次测量时的体积,V0为分组时的体积;
相对肿瘤增值率T/C%=(TRTV/CRTV)×100%;
肿瘤生长抑制率(%)=(溶媒组平均瘤重-治疗组平均瘤重)/溶媒组组平均瘤重×100%。
从上表3中验结果来可知,配合物Pt1对于荷人T-24瘤裸鼠具有较好的增殖抑制率为50.4%,明显强于临床化疗药物顺铂37.1%。
表3配合物Pt1对荷人T-24裸鼠的体内抑瘤结果
综上所述,本发明所述的体内外靶向人膀胱癌药根碱铂(II)配合物Pt1表现出优异的体外和体内抗肿瘤活性,以及良好的细胞毒性选择性,表明本发明为所合成新型抗肿瘤铂配合物的设计思路和合成方法是切实可行的。
以上所述为本发明的部分实施方式,并不限制于本发明。对本领域技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下做出的若干改进和变型,也应视为本发明的保护范围。
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