CN111494628B - 五甲川花菁染料Cy5-671在制备抗肿瘤药物中的应用 - Google Patents

五甲川花菁染料Cy5-671在制备抗肿瘤药物中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于化工医药领域，涉及1‑[N‑(3,5‑二(2‑(2‑甲氧乙氧基)乙氧基)乙氧基)苄基‑2,3,3‑三甲基‑5‑磺酸基‑3H‑吲哚]‑5‑[N‑羧苄基‑2,3,3‑三甲基‑5‑磺酸基‑3H‑吲哚]‑五碳菁溴化盐染料(简称为Cy5‑671)在制备抗肿瘤药物中的应用。MTT结果显示：Cy5‑671能显著抑制结直肠癌细胞系HCT116和SW480细胞活力。动物实验结果显示：Cy5‑671显著抑制人结直肠癌细胞系HCT116 BALB/C裸鼠皮下荷瘤生长，可用于制备抗肿瘤药物。本发明Cy5‑671作为新型抗肿瘤药物或其辅助成分进行开发，抑制肿瘤效果显著，将为治疗肿瘤提供新的治疗途径和手段。

Description

五甲川花菁染料Cy5-671在制备抗肿瘤药物中的应用
技术领域
本发明属于化工医药技术领域，具体涉及一种新型五甲川花菁染料Cy5-671在制备抗肿瘤药物中的应用。
背景技术
恶性肿瘤是导致死亡最重要的原因之一，也是阻碍21世纪延长人类寿命的最大障碍。近年来，随着人们生活方式和饮食结构的转变，世界范围肿瘤发病率和死亡率呈上升的趋势，且发病年龄呈现年轻化的特点。虽然随着诊疗新技术的应用和化疗药物的不断更新，恶性肿瘤患者的预后得到了极大的改善，但患者总生存率并没有得到显著提高。到目前为止，对于恶性肿瘤治疗，虽然有多种手段，但仍以手术、化疗治疗为主。手术治疗对病人身体有较大程度的损伤，而且肿瘤的进展分期也决定着手术的可行性。目前的化疗药物也存在不同程度的副作用。因此，开发新性抗肿瘤药物仍然是众多相关科研工作者的首要任务，这对挽救病人的生命也是迫切的。
新型不对称五甲川花菁染料Cy5-671为本课题组合成(合成步骤参照专利：水溶性不对称吲哚菁荧光染料及其制备方法，ZL201310036394.1)，该化合物在吲哚“N”上引入了一个非离子水溶性基团，使产物的分离提纯更加容易，其主要用作染料标记生物大分子，如蛋白质等。Cy5-671在制备抗肿瘤药物中的应用为本课题组研究发现，目前没有关于该化合物相关抗肿瘤活性的研究。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种新型花菁染料作为药物的新用途，具体为Cy5-671在制备抗肿瘤药物中的应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
新型五甲川花菁染料Cy5-671在制备抗肿瘤药物中的应用，所述Cy5-671的化学结构如下所示。
Figure BDA0002530395690000021
其相关性质如下：
化学名称：1-[N-(3,5-二(2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基)乙氧基)苄基-2,3,3-三甲基-5-磺酸基-3H-吲哚]-5-[N-羧苄基-2,3,3-三甲基-5-磺酸基-3H-吲哚]-五碳菁溴化盐。
分子式：C54H65N2O16S2 2-；分子量：1062.23；检测方式：1H NMR和HRMS；性状：蓝色固体；来源：本实验室合成；药理性质：溶于水。
本发明提供了一种体外抑制肿瘤细胞活力的方法，将Cy5-671加入肿瘤细胞的培养液中，加入Cy5-671的终浓度为12.5-25μM。
所述肿瘤细胞是结直肠癌细胞系HCT116和SW480。
本发明提供了一种体内抑制肿瘤生长的方法，其将Cy5-671经瘤旁组织注射到BALB/C裸鼠体内，注射Cy5-671的剂量为16.5mg/kg。所述裸鼠体内模型可以是结直肠癌细胞系HCT116 BALB/C裸鼠皮下荷瘤模型。
本发明还提供了一种抗肿瘤药物，该抗肿瘤药物的活性成分为Cy5-671。
本发明提供的Cy5-671通过光热活性发挥抗肿瘤作用，即含有活性成分Cy5-671的抗肿瘤药物通过光热效应，可以显著抑制结直肠癌肿瘤HCT116和SW480细胞活力。
本发明的有益效果。
本发明提供了Cy5-671在制备抗肿瘤药物中的应用。MTT结果显示：Cy5-671能剂量依赖的抑制结直肠癌HCT116和SW480细胞的增殖。动物实验结果显示：Cy5-671显著抑制人结直肠癌细胞系HCT116 BALB/C裸鼠皮下荷瘤生长。本发明的小分子化合物Cy5-671作为新的抗肿瘤药物或者其辅助成分进行开发，抑制肿瘤效果显著，将为治疗和治愈肿瘤提供新的治疗途径和手段。
附图说明
图1.Cy5-671结构鉴定1H NMR(A)和HRMS(B)数据。
图2.Cy5-671抑制结直肠癌HCT116和SW480细胞活力的测定。
图3.CY5-671抑制结直肠癌HCT116和SW480细胞活力PTT和PDT性能的测定。
图4.Cy5-671抑制结直肠癌HCT116和SW480细胞BALB/C裸鼠皮下荷瘤生长的测定。
具体实施方式
为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明，但所述实施旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实验方法：
化合物准备：Cy5-671溶于培养基中，配置成1mM母液备用，Cy5-671结构鉴定1HNMR(A)见图1-A，HRMS(B)数据见图1-B。
1、MTT法测定Cy5-671对结直肠癌细胞系HCT116和SW480细胞活力的抑制作用。
HCT116和SW480细胞按3×103/孔接种至96孔板，应用含5％CO2、100U/mL青霉素和100μg/mL链霉素的RPMI 1640完全培养基37℃培养24h，加入不同浓度(分别为12.5μM、15μM、17.5μM、20μM、22.5μM、25μM)的Cy5-671，每个浓度设定3个复孔，药物作用1h后，给与0.4W近红外光照，每孔照射2min，继续培养24h，弃培养液，MTT试剂测定细胞活力。
测定方法为：15μL/孔加入预先配制好的MTT反应液，继续培养4h，吸弃上清，100μL/孔加入DMSO溶解还原产物，避光反应5min，490nm波长处读取吸光度值，计算细胞活力，以测定Cy5-671干预孔吸光度值/对照孔吸光度值作为细胞活力。
IC50指细胞生长被抑制一半时抑制剂的浓度。这里即为结直肠癌细胞系HCT116和SW480细胞数量分别为对照组一半时Cy5-671的浓度。
结果：Cy5-671对结直肠癌HCT116细胞的IC50值为21.6μM，对结直肠癌SW480细胞的IC50值为18.6μM，见图2，其中A.Cy5-671抑制结直肠癌HCT116细胞活力的测定；B.Cy5-671抑制结直肠癌SW480细胞活力的测定。*,P<0.05；**,P<0.01；***,P<0.001。
2、Cy5-671通过光热效应抑制结直肠癌细胞系HCT116和SW480细胞活力
HCT116和SW480细胞按3×103/孔接种至96孔板，应用5％CO2、100U/mL青霉素和100μg/mL链霉素的RPMI 1640完全培养基37℃培养24h，加入不同浓度(分别为12.5μM、15μM、17.5μM、20μM、22.5μM、25μM)的Cy5-671，每个浓度设定3个复孔，药物作用1h后，将96孔板放置冰上并给与0.4W近红外光照，细胞培养板置于冰上，抑制化合物通过光热作用引起的细胞损伤，每孔照射2min，继续培养24h，弃培养液，MTT试剂测定细胞活力以初步确定Cy5-671的光热性能。
HCT116和SW480细胞按3×103/孔接种至96孔板，应用5％CO2、100U/mL青霉素和100μg/mL链霉素的RPMI 1640完全培养基37℃培养24h，加入不同浓度(分别为12.5μM、15μM、17.5μM、20μM、22.5μM、25μM)的Cy5-671，同时加入5mM的N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)，NAC为抗氧化剂，抑制化合物通过光动力(PDT)作用引起的细胞损伤，每个浓度设定3个复孔，药物作用1h后，给与0.4W近红外光照，每孔照射2min，继续培养24h，弃培养液，MTT试剂测定细胞活力以确定Cy5-671的光动力性能。
用分析天平精确称量一定量的样品Cy5-671，配成1×10-3M的水溶液作为母液，置于冰箱中保存备用。测试时将母液取出自然升至室温，用移液枪取50μL母液于5mL容量瓶中，补加水至刻度线，振荡摇匀，得1×10-5M的待测水溶液。取待测样品水溶液2mL于24孔板中，用移液枪加入3μL固定浓度的SOSG探针甲醇溶液，再补加计算量甲醇使SOSG探针最终检测浓度为1.5μM，甲醇在溶液中的体积含量为2％。振荡混匀后用激光器(660nm，0.5w/cm2)照射样品溶液2min。照射后快速转移样品至比色皿中，立即在荧光分光光度计上测定样品在500nm～600nm处的荧光发射光谱，激发波长为494nm，Ex＝5nm，Em＝5nm。SOSG探针的最大发射波长在530nm，以该发射波长处对应的荧光强度来量化单线态氧的生成。
用分析天平精确称量一定量的样品Cy5-671，配成1×10-3M的水溶液作为母液，置于冰箱中保存备用。测试时将母液取出自然升至室温，用移液枪取500μL母液于5mL容量瓶中，补加水至刻度，振荡摇匀，得100μM的贮备液溶液。贮备液经梯度稀释配置成不同浓度的待测水溶液。取空白水溶液及待测水溶液2mL于24孔板中，并分别用(660nm，0.5w/cm2)激光器单孔持续照射2min，同时用红外摄像仪分别在0、0.5、1、1.5和2min时记录温度变化。
结果：Cy5-671通过光热效应显著抑制结直肠癌肿瘤HCT116和SW480细胞活力，见图3，其中A.CY5-671抑制结直肠癌HCT116细胞活力PTT和PDT性能的测定；B.CY5-671抑制结直肠癌SW480细胞活力PTT和PDT性能的测定；C.不同浓度的CY5-671经激光照射后的单线态氧生成能力比较，其中发射波长530nm处为单线态氧检测探针SOSG发射峰；D.不同浓度的CY5-671经激光照射后自发荧光检测；E.不同浓度的CY5-671在接受近红外激光照射过程中的温度变化曲线。
3、Cy5-671抑制结直肠癌HCT116细胞BALB/C裸鼠皮下荷瘤生长
测定方法为：以皮下注射方式建立结直肠癌HCT116细胞BALB/C裸鼠皮下荷瘤模型，按照16.5mg/kg的剂量，尾静脉注射给予Cy5-671干预治疗同时给与0.4W近红外光照，裸鼠实施安乐死并切取肿瘤组织，确定Cy5-671抑制结直肠癌HCT116细胞BALB/C裸鼠皮下荷瘤生长的作用。
结果：Cy5-671显著抑制结直肠癌细胞系HCT116 BALB/C裸鼠皮下荷瘤生长，见图4，其中A为不同处理组裸鼠皮下荷瘤图像；B为不同处理组裸鼠皮下荷瘤体积随生长天数变化；C为不同处理组裸鼠皮下荷瘤质量比较；D为不同处理组裸鼠肿瘤组织切片HE染色结果；E为CY5-671对裸鼠体重的影响；F为CY5-671对裸鼠谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)、肌酐(CR)、尿素氮(BUN)含量的影响；G为不同处理对裸鼠心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏指数的影响。
由上述实验结果可以看出：Cy5-671通过光热效应显著抑制结直肠癌肿瘤HCT116和SW480细胞活力，并显著抑制结直肠癌细胞系HCT116 BALB/C裸鼠皮下荷瘤生长，可用于制备抗肿瘤药物。本发明的小分子化合物Cy5-671作为新的抗肿瘤药物或者其辅助成分进行开发，抑制肿瘤效果显著，将为治疗和治愈肿瘤提供新的治疗途径和手段。

Claims (6)

1.化合物1-[N-(3,5-二(2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基)乙氧基)苄基-2,3,3-三甲基-5-磺酸基-3H-吲哚]-5- [N-羧苄基-2,3,3-三甲基-5-磺酸基-3H-吲哚]-五碳菁溴化盐染料,简称为Cy5-671,在制备抗肿瘤光热剂中的应用。
2.如权利要求1所述的Cy5-671在制备抗肿瘤光热剂中的应用，其特征在于，所述Cy5-671的化学结构如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
3.如权利要求1所述的Cy5-671在制备抗肿瘤光热剂中的应用，其特征在于，所述Cy5-671抑制结直肠癌细胞系HCT116或SW480细胞活力。
4.如权利要求3所述的Cy5-671在制备抗肿瘤光热剂中的应用，其特征在于，所述Cy5-671抑制结直肠癌细胞的作用浓度为12.5-25 μM。
5.如权利要求3所述的Cy5-671在制备抗肿瘤光热剂中的应用，其特征在于，所述Cy5-671抑制结直肠癌细胞系HCT116 BALB/C 裸鼠皮下荷瘤生长的剂量为16.5 mg/kg。
6.如权利要求1所述的Cy5-671在制备抗肿瘤光热剂中的应用，其特征在于，所述Cy5-671通过光热活性发挥抗肿瘤作用。
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