新型铂（IV）超分子配合物：结构、抗癌活性及潜在应用的探索

为解决传统铂类药物如顺铂（cisplatin）存在的副作用大、对癌细胞选择性差和耐药性等问题，研究人员开展了新型铂（IV）超分子配合物[PtCl2(2,2′?bipy)2](PtCl6)的合成、结构表征、DNA 结合、分子对接及抗癌评估研究，发现其具有独特结构和良好抗癌活性，为开发新型抗癌药物提供了方向。

　　癌症，这个全球健康的 “头号公敌”，严重威胁着人类的生命与健康。化疗作为对抗癌症的主要手段之一，其中临床上广泛使用的顺铂，虽然在治疗多种癌症方面展现出了一定的成效，但它却有着诸多 “致命弱点”。顺铂不仅会带来严重的副作用，对正常细胞也会造成不小的损伤，而且在治疗过程中，癌细胞很容易对它产生耐药性，使得治疗效果大打折扣。

为了攻克这些难题，来自沙特阿拉伯吉达大学（University of Jeddah）等多个机构的研究人员踏上了探索之旅，他们致力于研发新型的抗癌药物。此次研究成果发表在《BMC Chemistry》上，为抗癌药物的发展带来了新的希望。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展这项研究。在结构表征方面，运用了元素分析、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外 - 可见光谱（UV-vis）、核磁共振光谱（NMR）以及单晶 X 射线衍射技术，精确地确定了配合物的结构。通过电子吸收滴定和粘度测定技术研究了配合物与 DNA 的结合情况。利用分子对接技术，模拟配合物与 DNA 及相关癌症蛋白的相互作用。在细胞实验方面，选用了 HepG2、HCT116、MDA-MB-231 等癌细胞系和正常 MRC5 细胞系进行体外抗癌活性评估。

下面来详细看看研究结果：

1. 晶体结构描述：通过单晶 X 射线衍射分析，确定了[PtCl2(2,2′?bipy)2](PtCl6)（SC1）的晶体结构。它属于单斜晶系，空间群为 C2/c 。该配合物由一个阳离子复合物[PtCl2(2,2′?bipy)2]2+和一个阴离子复合物[Pt(Cl)6]2?组成，围绕 Pt (IV) 中心呈现扭曲八面体几何构型。分子间通过氢键和 π - π 堆积作用形成了稳定的三维网络结构。
2. 光谱分析：FT-IR 光谱显示，配合物中 2,2′- 联吡啶（2,2′-bipy）配体的振动特征峰发生了位移，表明配体与 Pt (IV) 离子成功配位。NMR 光谱中，2,2′-bipy 配体的质子和碳信号出现了明显的化学位移，进一步证实了配位的发生。UV-vis 光谱和发射光谱揭示了配合物的电子跃迁情况，其中金属到配体的电荷转移（MLCT）现象支持了配合物的结构完整性。
3. DNA 结合研究：电子吸收滴定实验表明，随着 CT-DNA 的加入，SC1 在 350 - 400nm 区域的峰强度逐渐增加（增色效应），同时波长略有蓝移（蓝移现象），表明其与 DNA 存在相互作用。结合常数（K_b）通过 Wolfe Shimmer 方程计算得出，为5.00×106M?1 ，显示出 SC1 对 CT-DNA 具有较高的结合亲和力。粘度测定实验发现，加入 SC1 后 DNA 的粘度没有明显变化，这与沟槽结合模式相符。综合这两个实验结果，表明 SC1 通过沟槽结合模式与 DNA 相互作用。
4. 分子对接研究：分子对接实验将 SC1 与 DNA 序列 1BNA 以及三种不同的癌症相关蛋白（结肠癌细胞中的周期蛋白依赖性激酶 5（Cdk5），PDB 代码：3ig7；乳腺癌中的芳香化酶细胞色素 P450，PDB 代码：3eqm；肝癌中的拓扑异构酶，PDB 代码：4fm9）进行对接。结果显示，SC1 与 DNA 结合在其大沟内，与其他复合物相比，具有更负的结合能（S = -5.37 kcal/mol），表明其与 DNA 的结合更强。与三种癌症相关蛋白的对接分数分别为 -7.04、 -6.96 和 -6.48，反映出 SC1 与这些蛋白具有较强的结合亲和力，且结果与实验数据相符。
5. 抗癌评估：用不同浓度的 SC1 处理 HepG2、HCT116 和 MDA-MB-231 人癌细胞系 48 小时后，测定其半数抑制浓度（IC₅₀）。结果显示，HepG2、HCT116 和 MDA-MB-231 的 IC₅₀分别为 41.37 μM、47.62 μM 和 73.90 μM，表明 SC1 对肝癌和结肠癌细胞的抑制效果优于晚期乳腺癌细胞。同时，以正常人类肺成纤维细胞系 MRC5 为对照，计算选择性指数（SI）。结果表明，SC1 在 HepG2 和 HCT116 细胞中的 SI 值分别为 8.6 和 7.2，大于 2，说明其对癌细胞具有选择性细胞毒性，而对正常细胞毒性较小。与顺铂相比，SC1 在 HCT116 和 MDA-MB-231 细胞中的 IC₅₀值分别是顺铂的 3.6 倍和 5.2 倍，进一步证明了 SC1 在这两种细胞中的毒性更低且更有效。

在研究结论和讨论部分，此次研究成功合成并表征了新型铂（IV）超分子配合物 SC1，其独特的结构和与 DNA 的沟槽结合模式，以及对多种癌细胞系的有效抑制作用，表明它具有作为新型抗癌药物的潜力。这不仅加深了人们对铂类配合物结构 - 活性关系的理解，更为下一代铂类治疗药物的合理设计提供了重要的理论依据。未来的研究可以在此基础上，进一步优化该配合物的稳定性和生物利用度，探索其在靶向药物递送系统中的应用，有望开发出更安全、更有效的抗癌药物，为癌症患者带来新的曙光。