CN113735909B - 一种Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物及其制备方法和应用 - Google Patents
一种Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物及其制备方法和应用，所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物的结构式为：Na3[W2V4O16(OCH2)3CCH3]。本发明通过对钨钒酸的有机配体和母体金属原子比例进行修饰改性，得到一种具有优异抗肿瘤活性，并且对于正常细胞的杀伤力显著降低的化合物。本发明所述的Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物具有较高的稳定性以及良好的生物兼容性，对正常细胞的毒性较低，并且对腺癌A549细胞有很高的抑制率，同时制备方法简单，反应条件温和可控，环境友好，产率较高，具有极高的生产应用价值。
Description
技术领域
本发明属于抗肿瘤药物合成技术领域，具体涉及一种Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物及其制备方法和应用。
背景技术
恶性肿瘤已成为危害人类生命健康的主要因素。近年来，由于中国吸烟者数量的逐渐增多，以及大气污染、饮食不规律等因素的影响，使得肺癌的发病率得不到控制。据世界卫生组织(WHO)下属的国际癌症研究机构(IARC)发布的全球癌症负担状况显示，全球约有1930万的新发病例和990万因癌症而死亡的病例,在2020年全球肺癌新发病例中，约有37％来自中国，而在因肺癌死亡的病例中，中国病例约占其中的39.8％。这便意味着我国平均每分钟便约有8人确诊癌症，其中2人患有肺癌。因此，如何有效治疗肺癌患者成为医学领域的重中之重。
目前，作为全球最为常见的恶性肿瘤之一的肺癌，有小细胞肺癌(SCLC)和非小细胞肺癌(NSCLC)两种类型，后者约占所有肺癌患病者的85％，而A549便是其中的典型代表之一。肺癌患者的主要治疗方式主要有手术、放疗、化疗和靶向治疗。手术通过对病灶进行根除以抑制肿瘤的恶化转移，但许多肺癌患者术后仍会存有微病灶，需进行繁琐的辅助化疗以提高生存率，而且肺癌患者中还有相当一部分不宜进行手术；药物靶向治疗被认为是最佳治疗方案，应用靶向技术向肿瘤区域精确递送药物，让药物进入体内后特异地选择致癌位点来相结合发生作用，使肿瘤细胞特异性死亡，而不会波及肿瘤周围的正常组织细胞。因此，设计相应的新型高效低毒抗肺癌治疗药物，意义重大且极具挑战。
金属氧酸盐(简称：多酸)是由Mo、W、V、Nb、Ta等前过渡金属原子与氧结合形成的一类具有纳米尺寸的多金属阴离子氧簇合物，其种类丰富，结构复杂多样，具有较高的热力学稳定性以及丰富的氧化还原性。在抗肿瘤领域，多酸可以有效抑制三磷酸腺苷(ATP)的生成，从而导致癌细胞凋亡。此外多酸还可以通过修饰，增强其对特定蛋白的靶向性，进而达到靶向治疗的目的。2010年，Field与Dolbecq等人合成了一系列杂多蓝有机衍生物，发现该类多酸化合物能抑制人类非小细胞肺癌等的分裂(Chem Eur J,2010,16:13741-3748)。在前人研究的基础上，开发低毒副作用和高药物活性的多酸类药物具有十分重要的意义。
发明内容
本发明提供一种Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物及其制备方法和应用，本发明在专利CN110511237A的基础上，通过对有机配体以及多酸母体部分金属原子比例进行修饰改良，得到了一种结构式为：Na3[W2V4O16(OCH2)3CCH3]的Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物，不仅具有优异的抗肿瘤活性，而且显著降低了其对于正常细胞的杀伤力，从而获得一种具有高抗癌活性且毒性低的多酸衍生物，具有广阔的应用前景和研究价值。
本发明的目的之一在于提供一种Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物，所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物的结构式为：Na3[W2V4O16(OCH2)3CCH3]。
进一步地，所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物中，钨原子和钒原子通过氧桥连形成八面体结构，其中的钨全为+6价，钒全为+5价。
本发明的目的之二在于提供了所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物在制备抗肿瘤药物中的应用。
进一步地，所述抗肿瘤药物为抗肺腺癌药物。
进一步地，所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物通过抑制肺腺癌A549肿瘤细胞的活性，达到抗肺腺癌的作用。
进一步地，所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物对肺腺癌A549肿瘤细胞的半数抑制浓度为16.27μmol/L。
本发明的目的之三在于提供了一种抗肿瘤药物，所述抗肿瘤药物中包括所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物。
进一步地，所述抗肿瘤药物中还包括：药剂学上可接受的载体或赋形剂。
进一步地，所述抗肿瘤药物的剂型包括：颗粒型、片剂、丸剂、胶囊、注射剂、悬浮剂或乳剂。
本发明的目的之四在于提供了所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物的制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1、取钨酸钠、偏钒酸钠和三羟甲基乙烷，混合溶解后调节pH至2-3；
步骤2、将混合物转移至烧瓶中，85℃油浴反应24h；
步骤3、反应完成后过滤得到滤液，待其自然挥发得到晶体，即得到所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物对肺腺癌A549细胞有很高的抑制率，显著优于目前医用的抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶，并且对人体的正常细胞杀伤力小，可制成相应的抗肿瘤药物，具有较高的应用价值。
(2)本发明的Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物制备方法简单，反应条件温和可控，环境友好，产率较高，具有极高的生产价值。
(3)本发明所述的Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物具有较高的稳定性以及良好的生物兼容性，对正常细胞的毒性较低，符合应用医药上高效低毒的研究目的，在药物化学领域具有重大的研究价值和应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1中Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物的阴离子结构图；
图2为本发明实施例1中Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物的合成示意图；
图3为本发明实施例2中Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物对人肺腺癌A549细胞和人正常肾上皮细胞细胞抑制活性的检测结果图。；
图4为本发明实施例2中Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物对人肺腺癌A549细胞和人正常肾上皮细胞的活性抑制率随浓度变化的曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1 Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物的合成
本发明所述的Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物合成过程示意图如图2所示，合成过程的具体操作步骤如下：
称取3.3g钨酸钠，1.2g偏钒酸钠，1.36g三羟甲基乙烷，溶于30ml超纯水中，然后向溶液中逐滴加入1mol/L的盐酸，调节溶液pH至2-3，于85℃下反应24h。反应后的溶液过滤后等待其自然挥发，约一周后得到晶体，即本发明所述的Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物。
经单晶X射线衍射及XPS检测分析，所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物的化学结构式为：Na3[W2V4O16(OCH2)3CCH3]，其阴离子结构如图1所示，钨原子和钒原子通过氧桥连形成八面体结构，其中的钨全为+6价，钒全为+5价，其中三个钒原子占据八面体相邻的三个顶点，三个钒之间的桥连氧原子被一个三烷氧基乙烷分子的氧原子所取代，另外三个顶点由两个钨原子和一个钒原子占据。
实施例2体外抗肺腺癌A549细胞活性评价和正常细胞毒性评价
本实施例用于验证实施例1制备的Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物对于肿瘤细胞的抑制活性以及人体正常细胞的低毒性，具体如下：
(1)供试细胞：人肺腺癌细胞A549细胞，人正常肾上皮细胞293T细胞。
(2)细胞培养：GIBCO DMEM培养基，10％胎牛血清和0.01％L-谷氨酰胺配置而成的培养液。培养的细胞株置于37℃，5％CO2饱和温度下常规培养传代,实验均用处于对数生长期的细胞。
(3)体外抗肿瘤活性评价(MTT法)：将肺腺癌细胞A549细胞铺板96孔板，在37℃，5％CO2培养箱培养长满单层后，弃去细胞培养液，分别加入含不同浓度测试化合物(即所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物)的细胞维持液(含2％血清和0.002％L-谷氨酰胺)继续培养，以未经过药物作用的细胞作为空白对照，以抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶(5-Fu)为阳性对照，每组设置8个复孔，继续培养48h，显微镜目测并分别记录细胞状况，每孔加MTT(5mg/mL)20μL继续培养4h，弃去上清液，每孔加150μL DMSO，37℃孵育10min，酶标仪检测490nm波长处的吸光值。按照以下公式计算平均抑制率：
抑制率＝((对照组平均OD490值-药物组平均OD490值)/对照组平均OD490值)×100％。
(4)体外细胞毒性评价(CCK-8法)：将人正常肾上皮细胞293T细胞铺板96孔板，在37℃，5％CO2培养箱培养长满单层后，弃去细胞培养液，分别加入含不同浓度测试化合物(即所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物)的细胞维持液(含2％血清和0.002％L-谷氨酰胺)继续培养，以未经过药物作用的细胞作为空白对照，以抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶为阳性对照，每组设置8个复孔，继续培养48h，显微镜目测并分别记录细胞状况，随后避光每孔加CCK-8(5mg/mL)20μL继续培养2h，弃去上清液，每孔加150μL DMSO，37℃孵育10min，酶标仪检测450nm波长处的吸光值。按照以下公式计算平均抑制率：
抑制率＝((对照组平均OD450值-药物组平均OD450值)/对照组平均OD450值)×100％。
经实验分析和计算，所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物以及阳性对照5-氟尿嘧啶对于人肺腺癌A549肿瘤细胞、人正常肾上皮细胞293T细胞的活性抑制率如图3所示，半数抑制浓度IC50值如表1所示；所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物对于人肺腺癌A549肿瘤细胞以及人正常肾上皮细胞293T细胞的活性抑制率随浓度变化结果如图4所示。
表1对肺腺癌A549肿瘤细胞的半数抑制浓度IC50(μmoL/L)
综合图3、图4以及表1的检测结果，本发明制备得到的Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物具有优异的抑制肺腺癌A549细胞增殖的作用，最大抑制率可达90％，并且其对A549肿瘤细胞的半数抑制浓度显著高于现有药物5-氟尿嘧啶，同时该化合物对于人体正常细胞的杀伤力作用极小，其对人正常细胞293T的毒副作用相比5-氟尿嘧啶要低很多，因此本发明所述的Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物Na3[W2V4O16(OCH2)3CCH3]可用于制备抗肺腺癌A549肿瘤药物，在将来的药物开发中具有很大的应用潜力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物，其特征在于，所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物的结构式为：Na3[W2V4O16(OCH2)3CCH3]，所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物中，钨原子和钒原子通过氧桥连形成八面体结构，其中的钨全为+6价，钒全为+5价，所述的Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物合成过程的具体操作步骤如下：
称取3.3 g钨酸钠，1.2 g偏钒酸钠，1.36 g三羟甲基乙烷，溶于30 ml超纯水中，然后向溶液中逐滴加入1 mol/L的盐酸，调节溶液pH至 2-3，于85℃下反应24 h，反应后的溶液过滤后等待其自然挥发，约一周后得到晶体，即所述的Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物。
2.如权利要求1所述的Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物在制备抗肺腺癌药物中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物通过抑制肺腺癌A549肿瘤细胞的活性，达到抗肺腺癌的作用。
4. 根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物对肺腺癌A549肿瘤细胞的半数抑制浓度为16.27 μmol/L。
5.一种抗肺腺癌药物，其特征在于，所述抗肺腺癌药物中包括如权利要求1所述的Lindqvist型钨钒酸三羟甲基乙烷衍生物。
6.根据权利要求5所述的抗肺腺癌药物，其特征在于，所述抗肺腺癌药物中还包括：药剂学上可接受的载体或赋形剂。
7.根据权利要求6所述的抗肺腺癌药物，其特征在于，所述抗肺腺癌的剂型包括：颗粒型、片剂、丸剂、胶囊、注射剂、悬浮剂或乳剂。
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